Wechselstrommotor Theorie

Funktionsweise brushless Motor - einfach erklärt (Kann 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Wechselstrommotor Theorie

Wechselstrom-Stromkreise


Frage 1

Elektromechanische Wattstundenzähler verwenden eine Aluminiumscheibe, die von einem Elektromotor angetrieben wird. Um einen konstanten "Widerstand" auf der Scheibe zu erzeugen, der notwendig ist, um seine Drehgeschwindigkeit zu begrenzen, wird ein starker Magnet so platziert, dass seine magnetischen Flusslinien senkrecht durch die Scheibendicke verlaufen:

Die Scheibe selbst muss nicht aus einem ferromagnetischen Material bestehen, damit der Magnet eine "Widerstandskraft" erzeugt. Es muss einfach ein guter Stromleiter sein.

Erläutern Sie das Phänomen, das den Widerstandseffekt berücksichtigt, und erklären Sie auch, was passieren würde, wenn die Rollen von Magnet und Scheibe umgekehrt würden: wenn der Magnet in einem Kreis um den Umfang einer stationären Scheibe bewegt würde.

Antwort enthüllen Antwort verstecken

Dies ist ein Beispiel für das Lenzsche Gesetz . Ein sich drehender Magnet würde ein Drehmoment in der Scheibe erzeugen.

Anmerkungen:

Mechanische Tachometeranordnungen, die bei vielen Automobilen verwendet werden, verwenden dieses Prinzip: Eine Magnetanordnung wird durch ein Kabel gedreht, das mit der Antriebswelle des Fahrzeugs verbunden ist. Dieser Magnet dreht sich in unmittelbarer Nähe zu einer Metallscheibe, die in die gleiche Richtung "gezogen" wird wie der Magnet. Das Drehmoment der Scheibe wirkt gegen den Widerstand einer Feder und lenkt einen Zeiger entlang einer Skala ab, die die Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzeigt. Je schneller sich der Magnet dreht, desto mehr Drehmoment spürt die Scheibe.

Frage 2

Erklären Sie, was mit dem unmagnetisierten Rotor geschieht, wenn 3-Phasen-Wechselstrom an die stationären Elektromagnetspulen angelegt wird. Beachten Sie, dass der Rotor tatsächlich ein kurzgeschlossener Elektromagnet ist:

Antwort enthüllen Antwort verstecken

Der Rotor wird sich aufgrund der Wirkung des Lenzschen Gesetzes drehen.

Folgefrage: Was würde passieren, wenn die Spule des Rotors freigeschaltet würde "Notizen versteckt"> Hinweise:

Hier sehen wir einen praktischen 3-Phasen- Induktionsmotor . Stellen Sie sicher, dass Sie genau darüber sprechen, was notwendig ist, um die Rotordrehzahl zu erhöhen oder zu verringern, und vergleichen Sie dies mit dem, was notwendig ist, um die Drehzahl in einem Gleichstrommotor zu erhöhen oder zu verringern.

Frage 3

Erläutern Sie, welche Schlupfgeschwindigkeit für einen AC-Induktionsmotor gilt und warum es so etwas wie "Schlupf" geben muss, damit ein Induktionsmotor ein Drehmoment erzeugt.

Antwort enthüllen Antwort verstecken

Die Differenz zwischen der Geschwindigkeit des rotierenden Magnetfeldes (festgelegt durch Netzfrequenz) und der Drehzahl des Rotors wird als "Schlupfgeschwindigkeit" bezeichnet. Ein gewisses Ausmaß an Schlupf ist notwendig, um ein Drehmoment zu erzeugen, da ohne diesen keine Änderung des Magnetflusses (((dφ) / dt)), die vom Rotor gesehen wird, und somit keine induzierten Ströme in dem Rotor auftreten würden.

Anmerkungen:

Es ist einfach genug für Studenten, in jedem Motor-Nachschlagewerk "Schlupfgeschwindigkeit" zu recherchieren und eine Definition zu präsentieren. Es ist eine ganz andere für sie zu erklären, warum Schlupf notwendig ist. Achten Sie darauf, genügend Zeit in der Klasse zu lassen, um dieses Konzept zu diskutieren, denn es ist das Herzstück des Induktionsmotorbetriebs.

Frage 4

Eine sehr übliche Konstruktion eines Wechselstrommotors ist der sogenannte Kurzschlussläufermotor . Beschreiben Sie, wie ein "Käfigläufer" -Motor gebaut wird und klassifizieren Sie ihn entweder als "Induktionsmotor" oder als "Synchronmotor".

Antwort enthüllen Antwort verstecken

Es gibt viele Informationen zu Elektromotoren mit "Käfigläufer". Ich überlasse es Ihnen, die Forschung zu tun.

Anmerkungen:

Obwohl es für Schüler leicht ist, Informationen über Käfigläufermotoren zu finden, die sie entweder als Induktion oder synchron klassifizieren, sollten Sie Ihre Schüler herausfordern, zu erklären, warum es der eine oder andere Typ ist. Das Ziel ist, wie immer, Verständnis für das Auswendiglernen .

Frage 5

Was müssten wir tun, um die Rotation dieses Dreiphasen-Asynchronmotors umzukehren?

Erkläre deine Antwort. Beschreibe, wie die (einfache) Lösung dieses Problems funktioniert.

Antwort enthüllen Antwort verstecken

Kehren Sie zwei beliebige Zeilen um. Dies wird die Phasensequenz umkehren (von ABC zu CBA).

Anmerkungen:

Einer der Gründe, warum Drehstrommotoren in der Industrie bevorzugt sind, ist die Einfachheit der Rotationsumkehrung. Dies ist jedoch auch ein Problem, denn wenn Sie bei Wartungs- oder Installationsvorgängen einen Drehstrommotor an die Stromquelle anschließen, wissen Sie oft nicht, in welche Richtung er sich dreht, bis Sie das Gerät einschalten.

Besprechen Sie mit Ihren Schülern, wie ein Elektriker bei der Installation eines Drehstrommotors vorgehen könnte. Was wäre die richtige Aussperr- / Kennzeichnungssequenz und die Schritte, die ausgeführt werden müssen, wenn ein Motor an seine Stromquelle angeschlossen wird "Arbeitsbereichsbedienfeld" - Standard "Einstellungsbereich"

Frage 6

Wenn ein Kupferring näher an das Ende eines Permanentmagneten gebracht wird, entsteht eine abstoßende Kraft zwischen dem Magneten und dem Ring. Diese Kraft wird jedoch aufhören, wenn der Ring aufhört sich zu bewegen. Wie heißt dieser Effekt?

Beschreiben Sie auch, was passiert, wenn der Kupferring vom Ende des Permanentmagneten wegbewegt wird.

Antwort enthüllen Antwort verstecken

Das Phänomen ist als Lenz'sches Gesetz bekannt . Wenn der Kupferring von dem Ende des Permanentmagneten wegbewegt wird, kehrt sich die Richtung der Kraft um und wird eher attraktiv als abstoßend.

Follow-up-Frage: Verfolge die Rotationsrichtung für den induzierten elektrischen Strom im Ring, der notwendig ist, um sowohl die abstoßende als auch die anziehende Kraft zu erzeugen.

Challenge Frage: was würde passieren, wenn die Ausrichtung des Magneten umgekehrt wäre (Südpol links und Nordpol rechts) "Notizen versteckt"> Anmerkungen:

Dieses Phänomen ist ohne einen sehr starken Magneten schwer zu zeigen. Wenn Sie jedoch ein solches Gerät in Ihrem Laborbereich zur Verfügung haben, wäre es ein großartiges Stück zur Demonstration!

Eine praktische Methode, die ich Lenz 'Gesetz demonstriert habe, besteht darin, einen Seltenerdmagneten ( sehr mächtig!) Zu erhalten, ihn auf einen Tisch zu stellen und dann eine Aluminiummünze (wie einen japanischen Yen) fallen zu lassen der Magnet. Wenn der Magnet stark genug ist und die Münze leicht genug ist, kommt die Münze sanft auf dem Magneten zur Ruhe, anstatt hart zu schlagen und abzuprallen.

Eine dramatischere Darstellung des Lenzschen Gesetzes ist es, die gleiche Münze zu nehmen und sie (auf der Kante) auf einer Tischoberfläche zu drehen. Dann bringen Sie den Magneten nahe an den Rand der sich drehenden Münze und beobachten Sie, wie die Münze prompt zum Stillstand kommt, ohne Kontakt zwischen Münze und Magnet.

Eine andere Illustration ist, die Aluminiummünze auf eine glatte Tischoberfläche zu legen und dann den Magneten schnell über die Münze parallel zur Tischoberfläche zu bewegen. Wenn der Magnet nah genug ist, wird die Münze beim Überfahren des Magneten eine kurze Strecke "gezogen".

Bei all diesen Demonstrationen ist es wichtig, Ihren Schülern zu zeigen, dass die Münze selbst nicht magnetisch ist. Es wird nicht an dem Magneten haften wie eine Eisen- oder Stahlmünze, daher ist jede Kraft, die zwischen der Münze und dem Magneten erzeugt wird, ausschließlich auf induzierte Ströme und nicht auf Ferromagnetismus zurückzuführen.

Frage 7

Eine Technik, die üblicherweise in Spezialeffektbeleuchtungen verwendet wird, besteht darin, das An / Aus-Blinken einer Glühlampenreihe zu sequenzieren, um den Bewegungseffekt ohne sich bewegende Objekte zu erzeugen:

Was wäre der Effekt, wenn diese Lichterkette in einem Kreis statt einer Linie angeordnet wäre? "# 7"> Antwort anzeigen Antwort ausblenden

Wenn sie in einem Kreis angeordnet sind, scheinen die Lichter zu rotieren. Die Geschwindigkeit dieser "Drehung" hängt von der Frequenz des Ein / Aus-Blinkens ab.

Follow-up-Frage: Welche elektrische (n) Änderung (en) müssten Sie vornehmen, um die scheinbare Bewegung der Lichter umzukehren?

Herausforderungsfrage: Was würde mit der scheinbaren Bewegung der Lichter passieren, wenn eine der Phasen (entweder 1, 2 oder 3) versagen würde, so dass keine der Glühbirnen mit dieser Zahl jemals aufleuchten würde?

Anmerkungen:

Bitten Sie Ihre Schüler zu beschreiben, was mit den blinkenden Lichtern passieren würde, wenn die Spannung erhöht oder verringert würde. Würde dies die wahrgenommene Bewegungsgeschwindigkeit verändern?

Obwohl diese Frage für viele vielleicht beleidigend einfach erscheint, besteht ihr Zweck darin, andere sequenzbasierte Phänomene einzuführen, wie zum Beispiel die Mehrphasen-E-Motor-Theorie, bei der die Antworten auf analoge Fragen nicht so offensichtlich sind.

Frage 8

Wenn ein Satz von sechs Elektromagnetspulen um die Peripherie eines Kreises herum angeordnet wäre und durch 3-phasige Wechselstromenergie erregt würde, was würde ein magnetischer Kompass tun, der in der Mitte platziert wurde?

Tipp: Stellen Sie sich vor, die Elektromagnete wären Glühbirnen, und die Frequenz des Wechselstroms war langsam genug, um jeden Glühbirnenzyklus in der Helligkeit zu sehen, von ganz dunkel bis ganz hell und wieder zurück. Was würde das Muster der Lichter scheinen? "# 8"> Antwort anzeigen Antwort ausblenden

Die Kompassnadel würde sich drehen.

Herausforderungsfrage: Was würde mit der scheinbaren Bewegung des Magnetfeldes passieren, wenn eine der Phasen (entweder 1, 2 oder 3) versagen würde, so dass keine der Spulen mit dieser Zahl jemals erregen würde?

Anmerkungen:

Das Konzept des rotierenden Magnetfelds ist von zentraler Bedeutung für die Wechselstrommotorentheorie. Daher ist es unerlässlich, dass die Studenten dieses Konzept verstehen, bevor sie zu fortgeschritteneren Konzepten übergehen. Wenn Sie eine Reihe von blinkenden "Weihnachtslichtern" haben, die als Stütze bei der Darstellung eines rotierenden Magnetfelds dienen, wäre das eine gute Sache, um Ihren Schülern während der Diskussionszeit zu zeigen.

Frage 9

Erkläre, was mit dem magnetisierten Rotor passiert, wenn 3-Phasen-Wechselstrom an die stationären Elektromagnetspulen angelegt wird:

Antwort enthüllen Antwort verstecken

Der magnetische Rotor wird sich drehen, während er versucht, sich mit dem rotierenden Magnetfeld auszurichten.

Follow-up Frage: was müssen wir tun, mit der AC-Power, die Spulen zu erregen, um die Drehzahl des Rotors zu erhöhen "Notizen versteckt"> Hinweise:

Hier sehen wir einen praktischen 3-Phasen-Elektromotor. Stellen Sie sicher, dass Sie genau darüber sprechen, was notwendig ist, um die Rotordrehzahl zu erhöhen oder zu verringern, und vergleichen Sie dies mit dem, was notwendig ist, um die Drehzahl in einem Gleichstrommotor zu erhöhen oder zu verringern.

Frage 10

Wenn eine Drahtspule mit geschlossenem Kreis näher zu dem Ende eines Permanentmagneten gebracht wird, wird eine abstoßende Kraft zwischen dem Magneten und der Spule entstehen. Diese Kraft wird jedoch aufhören, wenn die Spule aufhört sich zu bewegen. Wie heißt dieser Effekt?

Beschreiben Sie auch, was passiert, wenn die Drahtspule ausfällt. Hat derselbe Effekt weiterhin "# 10"> Antwort anzeigen Antwort ausblenden

Das Phänomen ist als Lenzsches Gesetz bekannt, und es existiert nur, wenn es einen kontinuierlichen Pfad für Strom (dh einen vollständigen Stromkreis) in der Drahtspule gibt.

Anmerkungen:

Das Phänomen des Lenz'schen Gesetzes wird normalerweise mit einem Metallkörper wie einer Scheibe oder einem Ring anstelle einer Drahtspule dargestellt, aber das Phänomen ist das gleiche.

Frage 11

Beschreiben Sie, was mit einer Drahtspule mit geschlossenem Kreis passiert, wenn sie in unmittelbarer Nähe eines durch Wechselstrom gespeisten Elektromagneten platziert wird:

Beschreiben Sie auch, was passiert, wenn die Drahtspule ausfällt.

Antwort enthüllen Antwort verstecken

Die Drahtspule wird vibrieren, wenn sie abwechselnd von dem Elektromagneten angezogen und abgestoßen wird. Wenn die Spule ausfällt, hört die Vibration auf.

Herausforderungsfrage: Wie können wir die Schwingkraft der Spule verändern, ohne die Amplitude der AC-Stromquelle zu verändern? "Notizen versteckt"> Anmerkungen:

Achten Sie in Ihrem Gespräch mit den Studenten darauf, dass die Spule nicht aus einem magnetischen Material wie Eisen bestehen muss. Kupfer oder Aluminium funktionieren ganz gut, weil das Lenzsche Gesetz ein elektromagnetischer Effekt ist, kein magnetischer Effekt.

Die wirkliche Antwort auf diese Frage ist wesentlich komplexer als die gegebene. In dem gegebenen Beispiel nehme ich an, dass der Widerstand, der in dem Spulenkreis platziert ist, die Selbstinduktivität der Spule überlagert. In einem Fall wie diesem ist der Spulenstrom (ungefähr) in Phase mit der induzierten Spannung. Da die induzierte Spannung um 90 Grad hinter dem einfallenden (Elektromagnet-) Feld nacheilt, bedeutet dies, dass der Spulenstrom ebenfalls 90 Grad hinter dem einfallenden Feld zurückbleibt und die zwischen dieser Spule und dem Wechselstrom-Elektromagnet erzeugte Kraft zwischen Anziehung und Abstoßung wechselt:

Beachten Sie die Amplitudenanziehung und die Abstoßungsspitzen gleicher Amplitude, die in der Grafik dargestellt sind.

In Situationen jedoch, in denen die Selbstinduktivität der Spule signifikant ist, wird der Spulenstrom hinter der induzierten Spannung nacheilen, was bewirkt, dass die Spulenstromwellenform weiter außer Phase mit der elektromagnetischen Stromwellenform fällt:

Bei einer Phasenverschiebung zwischen den zwei Strömen von mehr als 90 Grad (näherungsweise 180 Grad) gibt es eine größere Abstoßungskraft für eine längere Dauer als eine Anziehungskraft. Wenn die Spule ein supraleitender Ring wäre (keinerlei Widerstand), wäre die Kraft nur abstoßend!

Die Antwort auf diese "einfache" Lenzsche Gesetzesfrage hängt also wirklich von der Spulenschaltung ab: ob sie primär resistiv oder primär induktiv betrachtet wird. Nur wenn die Selbstinduktivität der Spule vernachlässigbar ist, wird die reaktive Kraft gleichermaßen zwischen Anziehung und Abstoßung wechseln. Je indutiver (weniger widerstandsfähig) der Spulenkreis wird, desto mehr wird die Abstoßung stattfinden.

Frage 12

Diese beiden Elektromotor-Designs ähneln sich sehr, unterscheiden sich jedoch in dem speziellen Prinzip, das den Rotor bewegt:

Synchron- Wechselstrommotoren verwenden einen Permanentmagnet-Rotor, während Induktionsmotoren einen Elektromagnet-Rotor verwenden. Erklären Sie, welchen praktischen Unterschied dies bei jedem Motorbetrieb macht und erklären Sie auch die Bedeutung der Motorennamen. Warum nennt man "synchron" und der andere "Induktion" "# 12"> Antwort anzeigen Antwort ausblenden

Synchronmotoren rotieren synchron zur Netzfrequenz. Induktionsmotoren rotieren etwas langsamer, ihre Rotoren "rutschen" immer etwas langsamer als die Geschwindigkeit des rotierenden Magnetfeldes.

Herausforderungsfrage: Was würde passieren, wenn ein Induktionsmotor mit seinem rotierenden Magnetfeld mechanisch auf Hochtouren gebracht würde? Stellen Sie sich vor, Sie verwenden einen Motor oder einen anderen Antriebsmechanismus, um den Rotor des Induktionsmotors mit synchroner Geschwindigkeit zu drehen, anstatt wie üblich hinter der Synchrondrehzahl zu "rutschen". Welche Wirkung (en) hätte das?

Anmerkungen:

Es ist sehr wichtig, dass die Schüler erkennen, dass das Lenz'sche Gesetz ein induzierter Effekt ist, der sich nur dann manifestiert, wenn ein sich veränderndes Magnetfeld durch senkrechte Leiter schneidet. Bitten Sie Ihre Schüler zu erklären, wie sich das Wort "Induktion" auf das Lenzsche Gesetz und das Induktionsmotordesign bezieht. Fragen Sie, welche Bedingungen für die elektromagnetische Induktion erforderlich sind und wie diese Bedingungen im normalen Betrieb eines Induktionsmotors erfüllt werden.

Die Herausforderung Frage ist wirklich ein Test, ob Studenten das Konzept verstanden haben oder nicht. Wenn sie wirklich verstehen, wie elektromagnetische Induktion in einem Induktionsmotor stattfindet, werden sie erkennen, dass es keine Induktion geben wird, wenn der Rotor "synchron" mit dem rotierenden Magnetfeld rotiert, und sie können diesen Induktionsverlust mit dem Rotor in Beziehung setzen Drehmoment.

Frage 13

Synchron-Wechselstrommotoren arbeiten mit Nullschlupf, was sie vor allem von Asynchronmotoren unterscheidet. Erklären Sie, was "Schlupf" für einen Induktionsmotor bedeutet und warum Synchronmotoren es nicht haben.

Antwort enthüllen Antwort verstecken

Synchronmotoren rutschen nicht, weil ihre Rotoren magnetisiert sind, um dem rotierenden Magnetfeld immer genau zu folgen. Induktionsmotorrotoren werden durch Induktion magnetisiert, was eine Geschwindigkeitsdifferenz ("Schlupf") zwischen dem rotierenden Magnetfeld und dem Rotor erforderlich macht.

Anmerkungen:

Das Konzept des "Ausrutschens" ist für viele Schüler verwirrend, also seien Sie bereit, ihnen zu helfen, sie durch multiple Erklärungen, sokratische Fragen und vielleicht Live-Demonstrationen zu verstehen.

Frage 14

Eine interessante Variation des Induktionsmotor-Themas ist der Induktionsmotor mit gewickeltem Rotor . In der einfachsten Form eines gewickelten Rotormotors endet die Elektromagnetspule des Rotors auf einem Paar von Schleifringen, die den Kontakt mit stationären Kohlebürsten ermöglichen, wodurch ein externer Stromkreis mit der Rotorspule verbunden werden kann:

Erläutern Sie, wie dieser Motor entweder als Synchronmotor oder als "einfacher" Induktionsmotor betrieben werden kann.

Antwort enthüllen Antwort verstecken

Ein gewickelter Rotormotor mit einer einzelnen Rotorspule kann als Synchronmotor betrieben werden, indem die Rotorspule mit Gleichstrom (DC) erregt wird. Der Induktionsbetrieb wird durch Kurzschließen der Schleifringe durch die Bürstenverbindungen realisiert.

Challenge Frage: Was passiert mit diesem Motor, wenn ein Widerstand zwischen den Bürsten angeschlossen ist, anstelle einer DC-Quelle oder einen Kurzschluss "Notizen versteckt"> Hinweise:

In Wirklichkeit sind fast alle großen Synchronmotoren auf diese Weise mit einem elektromagnetischen Rotor anstelle eines permanentmagnetischen Rotors gebaut. Dies ermöglicht dem Motor viel leichter zu starten. Fragen Sie Ihre Schüler, warum sie denken, dass dies ein wichtiges Merkmal in einem großen Synchronmotor wäre, um es als Induktionsmotor zu starten. Was würde passieren, wenn Wechselstrom plötzlich an einen großen Synchronmotor mit seinem bereits magnetisierten Rotor angelegt würde?

Wenn ein Widerstand zwischen den Bürsten angeschlossen ist, ermöglicht dies eine noch einfachere Inbetriebnahme. Mit "einfacher" meine ich ein Startup, das weniger Einschaltstrom verbraucht, was zu einer sanfteren Hochlaufgeschwindigkeit führt.

Frage 15

Nehmen wir an, ein Induktionsmotor wurde gebaut, um mit einphasigem Wechselstrom statt mehrphasigem Wechselstrom betrieben zu werden. Anstelle von mehreren Wicklungssätzen hat es nur einen Wicklungssatz:

Welchen Weg würde der Rotor drehen, wenn Kraft angewendet wird? "# 15"> Antwort anzeigen Antwort ausblenden

Der Rotor würde überhaupt nicht drehen - er würde nur vibrieren. Wenn Sie jedoch den Rotor mechanisch in eine Richtung drehen würden, würde er in diese Richtung weitergehen und beschleunigen, bis er die volle Geschwindigkeit erreicht.

Folgefrage: Was sagt uns das über das Verhalten von Einphasen-Asynchronmotoren, das sich grundsätzlich von Mehrphasen-Asynchronmotoren unterscheidet?

Herausforderungsfrage: Was sagt uns das über die Auswirkungen eines offenen Leiters auf einen dreiphasigen Induktionsmotor?

Anmerkungen:

Dies ist eine "Trick" -Frage, in der der Schüler gefragt wird, in welche Richtung der Rotor sich zu drehen beginnt, obwohl er tatsächlich keine "bevorzugte" Drehrichtung hat. Ein ausgezeichneter Weg, diesen Effekt zu demonstrieren, besteht darin, einen normalen Einphasenmotor zu nehmen und seinen Startschalter zu trennen, so dass er elektrisch mit dem in der Frage gezeigten Motor identisch ist, und dann an eine Wechselstromquelle anzuschließen. Es wird nicht drehen, bis Sie den Schaft mit der Hand drehen. Aber Vorsicht: Sobald es anfängt zu drehen, läuft es schnell auf volle Geschwindigkeit!

Der eigentliche Zweck dieser Frage besteht darin, die Schüler dazu zu bringen, das Haupthandicap eines einphasigen Wechselstrommotors zu erkennen und zu verstehen, was erforderlich ist, um diese Einschränkung zu überwinden. Die Frage nach der Herausforderung fragt im Wesentlichen, was mit einem Drehstrommotor passiert, der aufgrund eines Leitungsausfalls plötzlich gezwungen wird, als einphasiger Motor zu arbeiten. Übrigens nennt man das Einphasen des Motors, und das ist nicht gut!

Frage 16

Beschreiben Sie die Funktionsweise dieser drei Methoden zum Starten von einphasigen Induktionsmotoren:

Schattierte Stange
Split-Phase, Kondensator
Split-Phase (Widerstand oder Induktivität)
Antwort enthüllen Antwort verstecken

In jeder dieser Techniken wird ein "Trick" verwendet, um ein wahrhaft rotierendes Magnetfeld von dem zu erzeugen, was normalerweise ein sich hin- und herbewegendes (einphasiges) Magnetfeld wäre. Die "shaded pole" -Technik ist magnetisch, während die anderen beiden Techniken eine Phasenverschiebung verwenden. Ich werde die Untersuchung der Details Ihnen überlassen.

Anmerkungen:

Es gibt viele Details, die mit Studenten hinsichtlich dieser Methoden des einphasigen Motorstarts diskutiert werden können. Zum Glück gibt es viele gute Informationsquellen zur Einphasenmotorik und -konstruktion, sodass es für Ihre Schüler nicht schwierig ist, Informationen zu diesem Thema zu finden.

Frage 17

Viele einphasige "Käfigläufer" -Induktionsmotoren verwenden eine spezielle Startwicklung, die nur bei niedriger (oder keiner) Drehzahl erregt wird. Wenn der Rotor die volle Betriebsdrehzahl erreicht, öffnet der Startschalter, um die Startwicklung abzuschalten:

Erklären Sie, warum diese spezielle Wicklung für den Start des Motors erforderlich ist und warum ein Kondensator mit dieser Startwicklung in Reihe geschaltet ist. Was würde passieren, wenn der Startschalter, der Kondensator oder die Startwicklung ausfallen würden? Öffnen Sie "# 17"> Antwort anzeigen Antwort ausblenden

Einphasiger Wechselstrom hat keine bestimmte Richtung der "Drehung" wie Polyphase AC. Folglich muss ein zweites phasenverschobenes Magnetfeld erzeugt werden, um dem Rotor ein Startdrehmoment zu geben.

Herausforderung: Erklären Sie, was Sie tun müssen, um die Richtung dieses "Kondensator-Start" -Motors umzukehren.

Anmerkungen:

Kondensatoren mit Käfigläuferinduktionsmotoren sind sehr beliebt in Anwendungen, in denen ein hohes Anlaufmoment benötigt wird. Viele Induktionsmotor-Werkstattwerkzeuge (Bohrmaschinen, Drehmaschinen, Radialarmsägen, Luftkompressoren) verwenden Kondensatorstartmotoren.

Frage 18

Die Leitungen eines Drehstromsystems können auf verschiedene Arten mit den Anschlüssen eines Drehstrommotors verbunden sein. Welche dieser geänderten Motoranschlüsse führt zur Motorumkehrrichtung?

Antwort enthüllen Antwort verstecken

Die Beispiele 1 und 3 kehren die Motordrehung um (im Vergleich zur ursprünglichen Verdrahtung). Beispiel # 2 wird nicht.

Anmerkungen:

Es ist hilfreich, das Konzept der Phasenrotationssequenzen als Buchstabenfolge zu betrachten: ABC oder CBA. Obwohl diese zwei Buchstabenfolgen am gebräuchlichsten sind, um die zwei verschiedenen Rotationsrichtungen zu bezeichnen, sind sie nicht die einzigen Sequenzen, die unter Verwendung von drei Buchstaben möglich sind. Zum Beispiel sind auch ACB, BAC, CAB und BCA möglich. Besprechen Sie mit Ihren Schülern, welche dieser Buchstabenfolgen die gleiche Drehrichtung wie ABC haben und welche die gleiche Drehrichtung wie CBA darstellen. Fragen Sie dann Ihre Schüler, wie sie diese Buchstabenfolgen auf die verschiedenen in der Frage gezeigten Schaltpläne anwenden können.

Frage 19

Einige AC-Induktionsmotoren sind mit mehreren Wicklungen ausgestattet, so dass sie mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten arbeiten können (niedrige Geschwindigkeit ist üblicherweise die Hälfte der hohen Geschwindigkeit). Hier ist das Anschlussdiagramm für einen Typ eines zweistufigen Motors:

Es gibt sechs Anschlüsse am Motor selbst, an denen die Verbindungen hergestellt werden:

Auf dem Datenblatt des Motors wird angegeben, wie die Verbindungen hergestellt werden. Das ist typisch:


Geschwindigkeitφ-Aφ-Bφ-COffen gelassenKurzgeschlossen


Niedrig1234, 5, 6


Hoch4561, 2, 3


Erklären Sie, warum der Motor in einem Verbindungsschema mit halber Geschwindigkeit und in dem anderen mit voller Geschwindigkeit läuft. Was passiert, macht dies möglich. "# 19"> Antwort anzeigen Antwort verbergen

Der Unterschied zwischen den beiden Verbindungsschemata ist die Polarität von drei der Spulen in Bezug auf die anderen drei. Dies wird als konsequente Polgestaltung eines zweistufigen Motors bezeichnet, bei dem die Anzahl der Pole im Motor durch Wiederanschließen wesentlich verdoppelt wird.

Anmerkungen:

Konsequente Polmotoren sind nicht die einzige Konstruktion mit mehreren Geschwindigkeiten. Manchmal werden Motoren mit völlig getrennten, mehrfachen Wicklungen gewickelt, die ihnen irgendwelche gewünschten Kombinationen von Geschwindigkeiten geben.

Frage 20

Dieser Elektromotor lief einwandfrei, dann eines Tages wurde er auf mysteriöse Weise geschlossen. Der Elektriker entdeckte zwei durchgebrannte Sicherungen, die er dann ersetzte:

Als der Ein / Aus-Schalter wieder geschlossen wurde, gab der Motor ein lautes "Brummen" von sich, dann wurde er nach ein paar Sekunden still. Es hat sich jedoch nie gedreht. Bei der Inspektion entdeckte der Elektriker, dass die beiden Sicherungen wieder durchgebrannt waren.

Wenn Sie gebeten wurden, bei der Fehlersuche in diesem Elektromotor zu helfen, was würden Sie als nächsten Schritt empfehlen? "# 20"> Antwort anzeigen Antwort ausblenden

Offensichtlich stimmt etwas mit der Schaltung nicht, wenn es immer die gleichen zwei Sicherungen durchbrennt. Also, die Antwort ist nicht, "größere Sicherungen installieren!"

Es wäre sinnvoll, mit der Beantwortung dieser Frage fortzufahren: Welche Art von Fehler bläst normalerweise Sicherungen? Welche Arten von Tests könnten Sie auf einer solchen Schaltung durchführen, um diese Fehler zu lokalisieren? Bedenken Sie, dass das Verhalten von Elektromotoren im Gegensatz zu vielen anderen Arten von Lasten ist. Dies ist ein elektromechanisches Gerät, daher ist das Problem nicht unbedingt auf elektrische Fehler beschränkt!

Anmerkungen:

Diese Frage sollte eine interessante Diskussion auslösen! Eine interessante "Wendung" zu diesem Problem ist, (nach einiger Diskussion) vorzuschlagen, dass der Motor selbst gut prüft, wenn er mit einem Ohmmeter getestet wird (keine Erdschlüsse, keine offenen oder kurzgeschlossenen Wicklungen), und dass seine Welle frei von Hand gedreht werden kann . Was könnte jetzt möglicherweise die Ursache von Ärger sein?

  • ← Vorheriges Arbeitsblatt

  • Arbeitsblatt-Index

  • Nächstes Arbeitsblatt →