Drivteknik.nu

 

Hem / SKOLA / Skola - Motor

PRINCIP - ASYNCHRONMOTOR

Källa: Lars Neuman, LRF Konsult

Alla elmotorer arbetar efter principen att en strömgenomfluten ledare omger sig med ett magnetiskt fält och samverkan med ytterligare ett magnetfält. Om en sådan ledare befinner sig i ett annat yttre magnetfält kommer den att påverkas av en kraft som vill flytta den ut ur magnetfältet. Med den kraft som bildas mellan magnetfälten kan motorn utföra ett arbete.

         

En strömgenomfluten ledare befinner sig i ett magnetfält med en nordpol och en sydpol. Ledaren påverkas av en kraft (F), som vill flytta den ut ur magnetfältet. I mitten är ledaren en trådslinga som fås att rotera av kraften F. Det uppstår alltså ett vridmoment kring slingans axel.

Om en ledare utsätts för ett växlande magnetfält så induceras en ström genom ledaren. Växelström ger ett växlande magnetfält och det utnyttjas i växelströmsmotorn.  Asynkronmotorer är den vanligast förekommande och de är i det närmaste underhållsfri. Deras mekaniska uppbyggnad är standardiserad, så att det alltid går snabbt att finna en lämplig leverantör. Det finns många olika typer av asynkronmotorer, men alla arbetar enligt samma grundprincip.

Asynkronmotorns två huvudkomponenter är statorn (motorns stillastående del) och rotorn (motorns roterande del).

          


 


 






Statorns roterande magnetfält kommer att driva rotorn med tillhörande magnetfält runt. Om motorn är obelastad, kommer rotorn att snurra med samma varvtal som statorns magnetfält, d.v.s. 3000 r/m för den 2-poliga motorn. Detta kallar vi motorns synkrona varvtal, ett varvtal som är synkront med elnätets.

Så snart motorn belastas, bromsas, sjunker varvtalet så mycket att induktionen ger ett vridande moment lika stort som det bromsande. Man säger att motorn går asynkront eller med en viss eftersläpning. Ju mer motorn belastas, desto större blir eftersläpningen, men när eftersläpningen ökar så ökar också det vridmoment som motorn kan prestera.

Driften hittar en ny arbetspunkt, ett nytt läge där motorn utvecklar ett vridmoment lika med belastande moment. Motorns vridmoment ökar alltså med skillnaden i rotationshastighet mellan de båda magnetfälten, statorns och rotorns. Asynkronmotorn har en vridmomentskurva som visas i bild:

Diagrammet visar sambandet mellan motorns vridmoment och eftersläpningen, d.v.s. skillnaden mellan det synkrona varvtalet och rotorns varvtal, det asynkrona varvtalet. I den delen av kurvan, som markerats med normal drift, är i stort sett momentet proportionellt mot eftersläpningen.      


Startströmmar ger problem

Den arbetande motorn skapar ett motstånd i motorkabeln och motorlindningen, vilket då begränsar strömmen i kabeln. När motorn startas och innan den kommit upp i varv så är detta motstånd litet. Det blir då en strömrusning genom kabeln, vilket ger påfrestningar på ledningar och annan utrustning. Under en kort tid kan startströmmen vara upp till 6 - 8 ggr märkströmmen, strömmen till motorn vid normaldrift. Om motorn startas med låg belastning, så kommer den snabbt upp i varvtal, problemet är snabbt övergående och de höga strömmarna hinner inte utveckla så mycket värme.

Det traditionella sättet att minska startströmmen och problemen är att använda stjärntriangelstart (Y/Dstart).


Normalt är motorns lindningar triangelkopplade och då ligger nätets huvudspänning 400 V på varje lindning. Om man istället stjärnkopplar lindningarna vid starten, så fördelas huvudspänningen så att man får fasspänningen 230 V på varje lindning. Då blir startströmmen mindre och även motorns vridmoment blir lägre. Om motorn då är belastad, får man därför bara köra en kort tid på stjärnkoppling, innan man slår över till triangelkoppling. Mindre motorer kan direktstartas utan sådan omkoppling, de har mindre påverkan på nätet.    

Idag ersätts ofta YD-omkopplare med elektroniska apparater. En mjukstartare begränsar startströmmen, samtidigt som den gör att motorn kan ha ett högre vridmoment redan vid lägre varvtal. Samma hjälp har man av frekvensomriktaren.


Motorns märkplåt lämnar viktig information om motorn

  

Märkplåt exempel.

1. Motortyp. 2. Nätfrekvens. 3 Märkeffekt. 4 Spänningsområde vid Y-koppling. 5 Spänningsområde vid D-koppling. 6 Modellbeteckning. 7 Asynkront varvtal. 8 Effektfaktor. 9 Märkström vid Y-koppling. 10 Märkström vid D-koppling. 11 Kapslingsklass.

Viktiga uppgifter saknas. På denna märkplåt finns ingen information om motorns verkningsgrad eller om den
elektriska effekten.

Frekvens (2).
Märkplåten har uppgifter för både det europeiska elnätet med frekvens 50 Hz och det amerikanska med frekvensen 60 Hz. Uppgifterna skiljs åt med ett snedstreck /.

Effekt (3).
Motorns märkeffekt är den effekt som motorn kan avge på motoraxeln under längre tid utan att överhettas. Observera att detta är den mekaniska effekten ut på axeln. Den använda elektriska effekten är högre. Se vidare om verkningsgrad.

Spänning (4).
Motorn är avsedd för att anslutas till spänningen ca 400 V, när lindningarna i motorn är Y-kopplade.

Spänning (5).
Motorn är avsedd för att anslutas till spänningen ca 230 V, när lindningarna i motorn är D-kopplade. Notera att i båda fallen blir spänningen över varje lindning 230 V.

Modellnr (6) eller motsvarande.

Asynkront varvtal (7)
är det varvtal som motorn får, när den är belastad till märkeffekten, i detta fall 4 kW. Jämför 2860 r/min med det synkrona varvtalet som är 3000 r/min. Eftersläpningen blir här 140 r/min eller 4,7 procent. Synkrona varvtalet 3000 r/min avslöjar att detta är en 2-polig motor.

Effektfaktorn cos φ (8).
Effektfaktorn markeras oftast med cos φ (uttalas: kosinus fi) men ibland även med PF. Faktorn har att göra med beräkningen av motorns elektriska effekt. Värdet av effektfaktorn på märkplåten gäller vid märkeffekt. Man ska inte förväxla effektfaktorn med verkningsgraden!

Märkström (9).
Märkströmmen på 8,1 A är den ström som krävs för att ge märkeffekten 4 kW vid Ykoppling och 400 V. Om inte motorn belastas med 4 kW utan avger en lägre effekt, så blir strömmen motsvarande lägre.

Märkström (10).
Märkströmmen på 14,0 A är den ström som krävs för att ge märkeffekten 4 kW vid D-koppling och 230 V. Om inte motorn belastas med 4 kW utan avger en lägre effekt, så blir strömmen motsvarande lägre.

Kapslingsklass (11).
Klassningen avser känslighet för inträngning av damm och vatten.

 







 
 

Copyright © Drivteknik.nu 2007-2018. All rights reserved