Grundlegender Aufbau von 3-Phasen-AC-Induktionsmotoren, die Sie kennen sollten

Elektromotor - einfach erklärt (Oktober 2018).

Anonim

Drehstrom-Asynchronmotoren

Für Anwendungen in Industrie und Bergbau sind 3-Phasen-Wechselstrom-Induktionsmotoren die Hauptantriebsmaschinen für die große Mehrheit der Maschinen. Diese Motoren können entweder direkt vom Netz oder von regelbaren Frequenzumrichtern betrieben werden.

In modernen Industrieländern wird mehr als die Hälfte der in diesen Ländern insgesamt verbrauchten elektrischen Energie durch AC-Induktionsmotoren in mechanische Energie umgewandelt.

Grundlegender Aufbau von Drehstrom-Asynchronmotoren, die Sie kennen sollten (Foto: capolight.wordpress.com)

Die Anwendungen für diese Motoren decken fast jede Phase der Herstellung und Verarbeitung ab.

Anwendungen erstrecken sich auch auf kommerzielle Gebäude und die häusliche Umgebung. Sie werden zum Antrieb von Pumpen, Ventilatoren, Kompressoren, Mischern, Rührwerken, Mühlen, Förderern, Brechern, Werkzeugmaschinen, Kränen usw. verwendet.

Es ist nicht verwunderlich, dass diese Art von Elektromotor so beliebt ist, wenn man ihre Einfachheit, Zuverlässigkeit und niedrigen Kosten berücksichtigt. In den letzten zehn Jahren wurde es zunehmend üblich, 3-phasige AC-Asynchronmotoren mit Käfigläufer mit variablen Spannungsvariablen (VVVF) -Konvertern für Frequenzumrichteranwendungen (VSD) zu verwenden.

Um zu verstehen, wie das VSD-System funktioniert, müssen die Betriebsprinzipien dieses Motortyps verstanden werden.

Obwohl sich das grundlegende Design von Induktionsmotoren in den letzten 50 Jahren nicht sehr verändert hat, haben moderne Isoliermaterialien, computergestützte Entwurfsoptimierungstechniken und automatisierte Herstellungsverfahren zu Motoren mit kleinerer physikalischer Größe und niedrigeren Kosten pro kW geführt .

Die internationale Standardisierung der physischen Abmessungen und Rahmengrößen bedeutet, dass die Motoren der meisten Hersteller physikalisch austauschbar sind und ähnliche Leistungsmerkmale aufweisen.

Die Zuverlässigkeit von AC-Induktionsmotoren mit Kurzschlussläufer ist im Vergleich zu Gleichstrommotoren hoch . Die einzigen Teile des Käfigläufermotors, die verschleißen können, sind die Lager. Schleifringe und Bürsten sind für diese Art der Konstruktion nicht erforderlich. Verbesserungen im modernen vorschmierten Lagerdesign haben die Lebensdauer dieser Motoren verlängert.

Obwohl einphasige AC-Induktionsmotoren sehr beliebt und gebräuchlich für Anwendungen mit geringer Leistung bis ca. 2, 2 kW sind, werden diese selten in Industrie- und Bergbauanwendungen eingesetzt. Einphasige Motoren werden häufiger für Haushaltsanwendungen verwendet.

Die Informationen in diesem Artikel beziehen sich hauptsächlich auf AC-Induktionsmotoren mit 3-phasigen Käfigläuferspulen, die am häufigsten bei VVVF-Umrichtern verwendet werden.

Grundlegende Konstruktion

Der AC-Induktionsmotor besteht aus 2 elektromagnetischen Teilen:

  • Stationärer Teil, der Stator genannt wird
  • Rotierendes Teil, Rotor genannt, an jedem Ende auf Lagern gelagert

Der Stator und der Rotor bestehen jeweils aus:

  • Ein Stromkreis, normalerweise aus isoliertem Kupfer oder Aluminium, um Strom zu führen
  • Ein magnetischer Kreis, normalerweise aus laminiertem Stahl, um magnetischen Fluss zu tragen

Der Stator

Der Stator ist der äußere stationäre Teil des Motors, bestehend aus:

  • Der äußere zylindrische Rahmen des Motors, der entweder aus geschweißtem Stahlblech, Gusseisen oder Aluminiumgusslegierung besteht. Dies kann Füße oder einen Flansch zur Befestigung umfassen.
  • Der magnetische Pfad besteht aus einem Satz geschlitzter Stahlbleche, die in den zylindrischen Raum im Inneren des äußeren Rahmens eingepresst sind. Der magnetische Pfad ist laminiert, um Wirbelströme, geringere Verluste und geringere Erwärmung zu reduzieren.
  • Ein Satz isolierter elektrischer Wicklungen, die innerhalb der Schlitze des laminierten magnetischen Pfads angeordnet sind. Die Querschnittsfläche dieser Wicklungen muss groß genug für die Nennleistung des Motors sein. Für einen 3-Phasen-Motor sind 3 Sätze von Wicklungen erforderlich, eine für jede Phase.

Abbildung 1: Stator- und Rotorbleche

Der Rotor

Dies ist der rotierende Teil des Motors. Wie bei dem obigen Stator besteht der Rotor aus einem Satz geschlitzter Stahlbleche, die in Form eines zylindrischen magnetischen Pfades und des elektrischen Schaltkreises zusammengepreßt sind. Die elektrische Schaltung des Rotors kann entweder sein:

  • Wickelrotor, bestehend aus 3 isolierten Wicklungen mit Anschlüssen, die an 3 auf der Welle montierten Schleifringen angebracht sind. Die externen Verbindungen zum rotierenden Teil erfolgen über Bürsten auf die Schleifringe. Folglich wird dieser Motortyp oft als Schleifringmotor bezeichnet.
  • Kurzschlussläufer Typ, der einen Satz von Kupfer- oder Aluminiumstäben umfasst, die in den Schlitzen installiert sind, die an jedem Ende des Rotors mit einem Endring verbunden sind. Die Konstruktion dieser Rotorwicklungen ähnelt einem "Eichhörnchen". Aluminiumrotorstäbe werden normalerweise in die Rotorschlitze gegossen, was zu einer sehr robusten Konstruktion führt. Obwohl die Aluminiumrotorstäbe in direktem Kontakt mit den Stahlblechen stehen, fließt praktisch der gesamte Rotorstrom durch die Aluminiumstäbe und nicht in die Bleche.

Die anderen Teile

Die anderen Teile, die benötigt werden, um den Induktionsmotor zu vervollständigen, sind:

  • Zwei Endflansche zur Lagerung der beiden Lager, eines am antriebsseitigen Ende (DE) und das andere am antriebslosen Ende (NDE)
  • Zwei Lager zur Lagerung der rotierenden Welle, bei DE und NDE
  • Stahlwelle zur Übertragung des Drehmoments auf die Last
  • Kühlgebläse an der NDE zur Zwangskühlung für Stator und Rotor
  • Klemmenkasten oben oder an jeder Seite, um die externen elektrischen Anschlüsse zu erhalten

Abbildung 2: Details zum Zusammenbau eines typischen AC-Induktionsmotors

Wie Induktionsmotoren arbeiten (VIDEO)

Referenz // Praktische Frequenzumrichter und Leistungselektronik von Malcolm Barnes

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