Synchronmotor gegen Induktionsmotor
Sowohl Induktionsmotoren als auch Synchronmotoren sind Wechselstrommotoren, mit denen elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird.
Mehr über Induktionsmotoren
Basierend auf den Prinzipien der elektromagnetischen Induktion wurden die ersten Induktionsmotoren unabhängig voneinander von Nikola Tesla (1883) und Galileo Ferraris (1885) erfunden. Induktionsmotoren waren aufgrund ihres einfachen Aufbaus und ihrer robusten Verwendung sowie der geringen Bau- und Wartungskosten die Wahl gegenüber vielen anderen Wechselstrommotoren für schwere Geräte und Maschinen.
Aufbau und Montage des Induktionsmotors sind einfach. Die beiden Hauptteile des Induktionsmotors sind der Stator und der Rotor. Der Stator im Induktionsmotor besteht aus einer Reihe konzentrischer Magnetpole (normalerweise Elektromagnete), und der Rotor besteht aus einer Reihe geschlossener Wicklungen oder Aluminiumstangen, die ähnlich wie ein Käfigläufer angeordnet sind, daher der Name Käfigläufer-Rotor. Die Welle zur Abgabe des erzeugten Drehmoments verläuft durch die Achse des Rotors. Der Rotor befindet sich im zylindrischen Hohlraum des Stators, ist jedoch nicht elektrisch mit einem externen Stromkreis verbunden. Es werden kein Kommutator, keine Bürsten oder andere Verbindungsmechanismen verwendet, um den Rotor mit Strom zu versorgen.
Wie jeder Motor verwendet er magnetische Kräfte, um den Rotor zu drehen. Die Anschlüsse in den Statorspulen sind so angeordnet, dass an der genau gegenüberliegenden Seite der Statorspulen entgegengesetzte Pole erzeugt werden. In der Startphase werden Magnetpole entlang des Umfangs periodisch verschoben. Dies erzeugt eine Änderung des Flusses über die Wicklungen im Rotor und induziert einen Strom. Dieser induzierte Strom erzeugt ein Magnetfeld in den Rotorwicklungen, und die Wechselwirkung zwischen dem Statorfeld und dem induzierten Feld treibt den Motor an.
Induktionsmotoren arbeiten sowohl mit einphasigen als auch mit mehrphasigen Strömen, letztere für Hochleistungsmaschinen, die ein großes Drehmoment erfordern. Die Drehzahl der Induktionsmotoren kann entweder durch Verwendung der Anzahl der Magnetpole im Statorpol oder durch Regulieren der Frequenz der Eingangsstromquelle gesteuert werden. Der Schlupf, der ein Maß zur Bestimmung des Motordrehmoments ist, gibt einen Hinweis auf den Motorwirkungsgrad. Die kurzgeschlossenen Rotorwicklungen haben einen kleinen Widerstand, was zu einem großen Strom führt, der für einen kleinen Schlupf im Rotor induziert wird; Daher erzeugt es ein großes Drehmoment.
Bei den maximal möglichen Lastbedingungen beträgt der Schlupf bei kleinen Motoren etwa 4 bis 6% und bei großen Motoren 1,5 bis 2%. Daher wird davon ausgegangen, dass Induktionsmotoren eine Drehzahlregelung haben und als Motoren mit konstanter Drehzahl gelten. Die Drehzahl des Rotors ist jedoch langsamer als die Frequenz der Eingangsleistungsquelle.
Mehr zum Synchronmotor
Der Synchronmotor ist der andere Haupttyp eines Wechselstrommotors. Der Synchronmotor ist so ausgelegt, dass er ohne Unterschied in der Drehzahl der Welle und der Frequenz des Wechselstromquellenstroms arbeitet. Die Rotationsperiode ist ein ganzzahliges Vielfaches der Wechselstromzyklen.
Es gibt drei Haupttypen von Synchronmotoren; Permanentmagnetmotoren, Hysteresemotoren und Reluktanzmotoren. Permanentmagnete aus Neodym-Bor-Eisen, Samarium-Kobalt oder Ferrit werden als Permanentmagnete am Rotor verwendet. Frequenzumrichter, bei denen der Stator von einer variablen Frequenz und variablen Spannung gespeist wird, sind die Hauptanwendung von Permanentmagnetmotoren. Diese werden in Geräten verwendet, die eine präzise Geschwindigkeits- und Positionssteuerung benötigen.
Die Hysteresemotoren haben einen massiven glatten zylindrischen Rotor, der aus einem magnetischen „harten“Kobaltstahl mit hoher Koerzitivkraft gegossen ist. Dieses Material hat eine breite Hystereseschleife, dh sobald es in einer bestimmten Richtung magnetisiert ist, benötigt es ein großes umgekehrtes Magnetfeld in der entgegengesetzten Richtung, um die Magnetisierung umzukehren. Infolgedessen hat der Hysteresemotor einen Drehzahlwinkel δ, der unabhängig von der Drehzahl ist; Es entwickelt ein konstantes Drehmoment vom Start bis zur Synchrondrehzahl. Daher ist es selbststartend und benötigt zum Starten keine Induktionswicklung.
Induktionsmotor gegen Synchronmotor
• Synchronmotoren arbeiten mit synchroner Drehzahl (U / min = 120 f / p), während Induktionsmotoren mit weniger als synchroner Drehzahl (U / min = 120 f / p - Schlupf) arbeiten und der Schlupf bei einem Lastdrehmoment von Null nahezu Null ist und der Schlupf mit dem Lastdrehmoment zunimmt.
• Synchronmotoren benötigen Gleichstrom, um das Feld in den Rotorwicklungen zu erzeugen. Induktionsmotoren müssen den Rotor nicht mit Strom versorgen.
• Synchronmotoren benötigen Schleifringe und Bürsten, um den Rotor an die Stromversorgung anzuschließen. Induktionsmotoren benötigen keine Schleifringe.
• Synchronmotoren erfordern Wicklungen im Rotor, während Induktionsmotoren meistens mit Leitungsstangen im Rotor konstruiert sind oder kurzgeschlossene Wicklungen verwenden, um einen „Käfig“zu bilden.
