Reluctantiemotor
een "nieuwe" motor
Motoren
Root server » TechTalk » Electriciteit » Motoren » Reluctantiemotor
De reluctantiemotor is een synchrone motor, het is een heruitvinding van de stappenmotor.
-

-

Asynchrone generator

De reluctantiemotor is een verdere evolutie van de stappenmotor. De reluctantie is de magnetische weerstand. In machinaal vertaalde websites zal je de benaming "tegenzin motor" aantreffen, maar dit is een verkeerde vertaling! De correcte benaming is reluctantiemotor of motor met variabele magnetische weerstand.

Een motor met variabele magnetische weerstand werkt volgens het principe van de electromagneet. De motor maakt deel uit van de familie van de synchrone motoren, motoren die aan een vaste netfrekwentie draaien, er is geen slip.

De reluctantiemotor bestaat uit een rotor met een getande vorm bestaande uit een staalsoort die gemakkelijk magnetiseerbaar is. De rotor positioneert zich zodat de gemagnetiseerde polen de minste magnetische weerstand ondervinden, op een manier dat de luchtspleet minimaal is. Het aantal polen van de rotor komt niet oevereen met de statorpolen. Vaak zal men een verhouding van 6/8 aantreffen, maar motoren die driefasig aangestuurd worden gebruiken de combinatie 4/6.

Door stroom door één van de spoelen te sturen (aangeduid als "C") draait de rotor zich zodanig dat de rotorpolen tegenover de statorpolen komen te staan (laagste reluctantie): de rotor draait één stap in wijzerszin. Wordt de spoel "D" aangestuurd, dan zet de motor een stap in de andere richting.

Rechts heb je de vorm van een motor met variabele reluctantie, laag vermogen en lage snelheid. Door de uitstekende polen wordt de rotor afgeremd door de luctverplaatsing. Sneldraaiende motoren hebben een volle rotor, de niet-magnetische delen worden gevuld met epoxyhaars of een niet magnetisch metaal.

Synchrone motoren en motoren met variabele reluctantie worden als stappenmotor gebruikt en worden electronisch aangestuurd. Deze motoren worden gebruikt voor het positioneren en worden gebruikt in printers, scanners, medische toepassingen, en dergelijke. De sturing van kleine motoren gebeurt met een blokspanning, maar deze veroorzaakt grote koppelverschillen en een irritant geluid. Bij toepassingen waar dit ongewenst is, worden de spoelen gevoed met een sinusvormige spanning die per spoel in fase verschoven is.

Beide types motoren kunnen als vasthoudrem dienen door een of twee spoelen permanent te bekrachtigen.

Een motor met variabele reluctantie kan niet als generator gebruikt worden, aangezien het magnetisme van de rotor niet permanent is, maar geinduceerd wordt. Bij het afremmen met bestaand magnetisch veld kan er wel energie gerecupereerd worden.

Links heb je de inductie (H) volgens de rotatie van de rotor. De inductie ("magnetissche stroom") is maximaal als de magnetische weerstand minimaal is, dus als de luchtspleet minimaal is. Het betreft een motor met 6 statorpolen, dus drie fasen.

Om een draaiveld op te wekken moet de statorpool bekrachtigd worden als de rotorpool naar hem toe beweegt, dus voor het bereiken van de inductiepiek.

De vorm van de stroom die door de wikkeling gestuurd wordt komt absoluut niet overeen met driefasige wisselspanning. Men gebruikt een blokspanning die gemakkelijker te realiseren is met een eenvoudige schakeltransistor, maar men had ook een schakelende voeding kunnen gebruiken die een curve van gauss produceert. Met een zachte curve worden de koppelveranderingen onderdrukt.

De polariteit van de spanning speelt geen rol, het is de absolute stroomsterkte die bepalend is. De stroom produceert het magnetisch veld, maar het is niet belangrijk of die N-Z gericht is of omgekeerd. Bepaalde motoren voor hoger vermogen zijn uitgerust met kleine magneten om de werking van de motor te verbeteren: dan speelt de richting van het magnetisch veld wel een rol.

Bij lage snelheden en lage vermogen heeft men geen positiesensor nodig. De electronika gaat ervan uit dat de motor naar de juiste positie getrokken werd. Indien de motor te zwaar belast wordt of als de snelheid te snel opgevoerd werd dan verspringt de motor of blijft die steken in een bepaalde positie.

Dergelijke motoren (eigenlijk zijn het stappenmotoren) produceren een sterk wisselend koppel en bijhorende trillingen. Een dergelijke motorconstructie wordt niet gebruikt voor hogere vermogens.

Hoogvermogen motoren met variabele reluctantie

Een motor met variabele magnetische weerstand kan niet gevoed worden met triphasé. Zoals alle synchrone motoren heeft die nauwelijks aanloopkoppel, maar ook de sinusvorm van de voedingsspanning is niet optimaal voor een dergelijke motor.

Zo'n motor heeft een aangepaste frekwentieregelaar nodig zodat alle fasen onafhankelijk gestuurd kunnen worden (schema rechts). Daarom bleef de motor lang onbenut in de vergeetput, totdat men geschikte frekwentieregelaars kon ontwerpen. Dankzij de frekwentieregelaar werkt de motor soepel op alle snelheden en is het rendement hoger dan die van een asynchrone motor.

Deze regelaar die de wikkelingen onhafhankelijk van elkaar kan aansturen kan het magnetisch veld in een wikkeling doen toenemen (beide transistoren in geleiding), het magnetisch veld doen afnemen (beide transistoren uit geleiding en terugstorten van de energie op het net via de vrijloopdiodes) of het magnetisch veld behouden (één transistor in geleiding, de stroom loopt door de vrijloopdiode).


Rotor van een motor met variabele reluctantie

Rechts zie je een industrie-motor. De uitstekende polen zijn verdwenen en het koppel is meer continu.

De donkere delen zijn de fluxbarrières die een epoxy haars bevatten. Op de motor onderaan zijn de fluxbarrières de heldere delen die uit een niet magnetisch metaal bestaan.

Sommige motoren zijn uitgerust met een aluminium kooianker zodat ze op het net gestart kunnen worden. Deze motoren zijn minder geschikt om gebruikt te worden met een aangepaste frekwentieomvormer, want de niet-sinusoïdale spanningsvorm veroorzaakt verliezen in het kooianker.

De moderne reluctantiemotor die in de industrie gebruikt wordt kan met een driefasige spanning aangestuurd worden, maar er is altijd een frekwentieregelaar nodig want een reluctantiemotor (zoals alle synchrone motoren) heeft nagenoeg geen aanloopkoppel. Een hoog rendement en een stabiel koppel kan enkel bereikt worden met een aangepaste regelaar, maar de aansturing kan met drie draden gebeuren (zoals bij een klassieke driefasige motor). De aansturing via de drie onafhankelijke spoelen is niet meer nodig.
ABB is gespecialiseerd in dergelijke motoren en levert ook aangepaste frekwentieregelaars.


De stroomcurve door de drie fasen. De curve is aangepast aan het motortype, eenzelfde curve kan niet voor alle reluctantiemotoren gebruikt worden.

De motor met variabele magnetische weerstand wordt gebruikt daar waar men sowieso een frekwentieregelaar moet gebruiken (pompen en ventilatoren met variabel debiet) of daar waar een plaatsen van een regelaar het rendement zou verbeteren zoals in koelcellen. De motor van een koelcel kan in aan/uit modus werken, maar kan ook frekwentiegestuurd worden.

Het is enkel de moeite om motoren met variabele reluctantie toe te passen als de motoren nagenoeg continu kunnen werken (klimaatregeling, grote koelcellen,...). De motor kan op zich een besparing van 6% op de electriciteit realiseren, en daarbovenop kan ook nog de besparing bijkomen door het gebruik van een frekwentieregelaar.

Deze motoren waren al gekend, maar krijgen een boost door het gebruik ervan in bepaalde electrische auto's. Deze motoren zijn pas op de markt gekomen als er geschikte frekwentieomvormers beschikbaar waren (sommige motoren kunnen met een gewone frekwentieregelaar werken).

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's

-