Egern bur induktionsmotor: arbejdsprincip & applikationer

hvad er egern bur induktionsmotor

en 3 fase egern bur induktionsmotor er en type trefaset induktionsmotor, der fungerer baseret på princippet om elektromagnetisme. Det kaldes en ‘egernbur’ motor, fordi rotoren inde i den – kendt som en ‘egernburrotor’ – ligner et egernbur.

denne rotor er en cylinder af stållaminering med stærkt ledende metal (typisk aluminium eller kobber) indlejret i overfladen. Når en vekselstrøm løber gennem statorviklingerne, produceres et roterende magnetfelt.

dette inducerer en strøm i rotorviklingen, der producerer sit eget magnetfelt. Interaktionen mellem magnetfelterne produceret af stator-og rotorviklingerne frembringer et drejningsmoment på egernburrotoren.

en stor fordel ved en egernburmotor er, hvor let du kan ændre dens hastighedsmomentegenskaber. Dette kan gøres ved blot at justere formen på stængerne i rotoren. Induktionsmotorer med egernbur bruges meget i industrien – da de er pålidelige, selvstartende og lette at justere.

egernbur induktionsmotor arbejdsprincip

når en 3-faseforsyning gives til statorviklingen, opretter den et roterende magnetfelt i rummet. Dette roterende magnetfelt har en hastighed, der er kendt som synkron hastighed.

dette roterende magnetfelt inducerer spændingen i rotorbjælker, og derfor begynder kortslutningsstrømme at strømme i rotorbjælkerne. Disse rotorstrømme genererer deres selvmagnetiske felt, som vil interagere med statorens felt. Nu vil rotorfeltet forsøge at modsætte sig sin årsag, og dermed begynder rotoren at følge det roterende magnetfelt.

øjeblikket rotoren fanger det roterende magnetfelt rotorstrømmen falder til nul, da der ikke er mere relativ bevægelse mellem det roterende magnetfelt og rotoren. Derfor oplever rotoren i det øjeblik nul tangentiel kraft, hvorfor rotoren decelererer for øjeblikket.

efter deceleration af rotoren genopretter den relative bevægelse mellem rotoren og det roterende magnetfelt, hvorfor rotorstrømmen igen induceres. Så igen genoprettes den tangentielle kraft til rotation af rotoren, og derfor begynder rotoren igen efter roterende magnetfelt, og på denne måde opretholder rotoren en konstant hastighed, som er lige mindre end hastigheden af roterende magnetfelt eller synkron hastighed.

Slip er et mål for forskellen mellem hastigheden på det roterende magnetfelt og rotorhastigheden. Frekvensen af rotorstrømmen = slip-forsyningsfrekvens

egernbur induktionsmotor konstruktion

en induktionsmotor med egernbur består af følgende dele:

• Stator
• Rotor
• ventilator
• lejer

Stator

den består af en 3-faset vikling med et kerne-og metalhus. Viklinger er således placeret, at de er elektrisk og mekanisk 120o bortset fra i rummet. Viklingen er monteret på den laminerede jernkerne for at give lav tilbageholdelsesvej for genereret strømning af VEKSELSTRØMSSTRØMME.

Rotor

det er den del af motoren, der vil være i en rotation for at give mekanisk output for en given mængde elektrisk energi. Motorens nominelle udgang er nævnt på typeskiltet i hestekræfter. Den består af en aksel, kortsluttede kobber/aluminium stænger og en kerne.

rotorkernen er lamineret for at undgå strømtab fra hvirvelstrømme og hysterese. Ledere er skæve for at forhindre tandhjul under start af drift og giver bedre transformationsforhold mellem stator og rotor.

ventilator

en ventilator er fastgjort til bagsiden af rotoren for at tilvejebringe varmeveksling, og den opretholder derfor motorens temperatur under en grænse.

lejer

lejer er tilvejebragt som base for rotorbevægelse, og lejerne holder motorens glatte rotation.

anvendelse af egern bur induktionsmotor

egern bur induktionsmotorer er almindeligt anvendt i mange industrielle applikationer. De er især velegnede til applikationer, hvor motoren skal opretholde en konstant hastighed, være selvstart, eller der er et ønske om lav vedligeholdelse.

disse motorer er almindeligt anvendt i:

• centrifugalpumper
• industrielle drev (f. eks. til at køre transportbånd)
• Store blæsere og ventilatorer
• værktøjsmaskiner
• drejebænke og andet drejeudstyr

fordele ved induktionsmotor til egernbur

nogle fordele ved induktionsmotorer til egernbur er:

• de er lave omkostninger
• kræver mindre vedligeholdelse (da der ikke er glideringe eller børster)
• god hastighedsregulering (de er i stand til at opretholde en konstant hastighed)
• høj effektivitet ved konvertering af elektrisk energi til mekanisk energi (under kørsel, ikke under opstart)
• har bedre varmeregulering (dvs. bliv ikke så varm)
• lille og let
• Eksplosionssikker (da der ikke er nogen børster, der eliminerer risikoen for gnister)

ulemper ved egern bur induktionsmotor

selvom egern bur motorer er meget populære og har mange fordele – de har også nogle ulemper. Nogle ulemper ved egern bur induktionsmotorer er:

• meget dårlig hastighedskontrol
• selvom de er energieffektive, mens de kører ved fuld belastningsstrøm, bruger de meget energi ved opstart
• de er mere følsomme over for udsving i forsyningsspændingen. Når forsyningsspændingen er reduceret, trækker induktionsmotor mere strøm. Under spændingsstød mætter stigning i spænding de magnetiske komponenter i egernburets induktionsmotor
• de har høj startstrøm og dårligt startmoment (startstrømmen kan være 5-9 gange den fulde belastningsstrøm; startmomentet kan være 1.5-2 gange det fulde belastningsmoment)

forskel mellem egern bur og Slip Ring induktionsmotor

mens slip ring induktionsmotorer (også kendt som sår-rotor motor) er ikke så populære som egern bur induktionsmotorer, de har et par fordele.

nedenfor er en sammenligningstabel af egernbur vs sårrotortypemotorer:

	egern bur Motor	Slip Ring Motor
omkostninger	lav	høj
vedligeholdelse	lav	høj
hastighedskontrol	dårlig	god
effektivitet ved opstart	dårlig	god
effektivitet under drift	god	dårlig
varme regulering	god	dårlig
i rush nuværende & drejningsmoment	høj	lav

klassificering af egern bur induktionsmotor

NEMA (National Electrical Manufacturer ‘ s Association) i USA og IEC i Europa har klassificeret designet af egern bur induktionsmotorer baseret på deres hastighed-drejningsmoment egenskaber i nogle klasser. Disse klasser er klasse A, Klasse B, Klasse C, Klasse D, klasse E og klasse F.

klasse A Design

1. et normalt startmoment.
2. en normal startstrøm.
3. lav slip.
4. i denne klasse er udtræksmomentet altid på 200 til 300 procent af drejningsmomentet med fuld belastning, og det forekommer ved en lav glidning (det er mindre end 20 procent).
5. for denne klasse er startmomentet lig med nominelt drejningsmoment for større motorer og er omkring 200 procent eller mere af det nominelle drejningsmoment for de mindre motorer.

klasse B Design

1. normalt startmoment,
2. lavere startstrøm,
3. lav slip.
4. induktionsmotor i denne klasse producerer omtrent det samme startmoment som klasse A induktionsmotor.
5. Udtrækningsmoment er altid større end eller lig med 200 procent af det nominelle belastningsmoment. Men det er mindre end klasse A-designet, fordi det har øget rotorreaktans.
6. igen Rotor slip er stadig relativt lav (mindre end 5 procent) ved fuld belastning.
7. anvendelser af klasse B-design ligner dem for design A. Men design B foretrækkes mere på grund af dets lavere startstrømskrav.

klasse C Design

1. højt startmoment.
2. lave startstrømme.
3. lav slip ved fuld belastning (mindre end 5 %).
4. op til 250 procent af drejningsmomentet med fuld belastning er startmomentet i denne klasse af design.
5. udtræksmomentet er lavere end for klasse A-induktionsmotorer.
6. i dette design er motorerne bygget af dobbelt-bur rotorer. De er dyrere end motorer i klasse A og B klasser.
7. klasse C-Design anvendes til belastninger med højt startmoment (lastede pumper, kompressorer og transportbånd).

klasse D Design

1. i dette Design af Klassemotorer har meget højt startmoment (275 procent eller mere af det nominelle drejningsmoment).
2. en lav startstrøm.
3. en høj slip ved fuld belastning.
4. igen i denne klasse af design skifter den høje rotormodstand topmomentet til en meget lav hastighed.
5. det er endda muligt med nul hastighed (100 procent slip) for det højeste drejningsmoment at forekomme i denne klasse af design.
6. full-load slip (det er typisk 7 til 11 procent, men kan gå så højt som 17 procent eller mere) i denne klasse af design er ret høj på grund af den høje rotormodstand altid.

Klasse E Design

1. Meget Lavt Startmoment.
2. Normal Startstrøm.
3. Lav Slip.
4. kompensator eller modstandsstarter bruges til at styre startstrømmen.

klasse F Design

1. lavt startmoment, 1,25 gange fuld belastningsmoment, når fuld spænding påføres.
2. Lav Startstrøm.
3. Normal Slip.