Eekhoornkooi -motor

Figuur 1. Schematische motorrepresentatie Squirrel Cage. Bron: Wikimedia Commons.

Wat is een eekhoornkooi -motor?

De eekhoornkooi -motor is een inductie -elektromotor, waarvan het roterende of rotorgedeelte wordt gevormd door een set geleidende staven parallel aan de axiale richting en gerangschikt in een cilindrische vorm rond de as.

Deze vorm herinnert zich een kooi zoals die werd gebruikt om eekhoorns te vangen in het Noord -Amerikaanse oude westen, vandaar de naam. Ze zijn ook het goedkoopste, duurzame en kleinere onderhoud, bij gebrek aan kolen, borstels of collectoren in de rotor, die niet elektrisch hoeft te verbinden met elke bron van externe stroom.

De eerste roterende veldmotoren werden bedacht tussen 1885 en 1886 onafhankelijk door twee grote elektriciteitsgenieën: Galileo Ferraris en Nikola Tesla. Deze motoren waren de voorgangers van de huidige eekhoornkooi -motoren.

De eekhoornkooi -engine is een wisselstroom, die drie fasen, bifasische of enkele fase kan zijn. Volgens het type voedsel kan het ontwerp een beetje variëren, maar het werkingsprincipe is altijd hetzelfde.

Motorbediening Squirrel Cage

Het werkingsprincipe is gebaseerd op het genereren van een roterend magnetisch veld in het midden van de motor, door een statische wikkeling in zijn periferie, die wordt gevoed met wisselstroom.

Dit roterende magnetische veld induceert stromen in de staven die de rotorkooi vormen, en deze stromen produceren op hun beurt een secundair magnetisch veld dat interageert met het primaire veld, waardoor een koppel of moment op de rotor wordt geproduceerd.

De sleutel tot werking is bij de productie van een roterend magnetisch veld loodrecht op de rotatieas. Dit roterende veld oefent een magnetische torsiekracht uit op de longitudinale staven van de kooi wanneer de stroom circuleert.

Om de stroom in de geleidende balken parallel aan de rotatieas van de kooi te genereren, is een externe stroombron niet vereist, omdat het roterende veld zelf, door magnetische inductie, in staat is om een ​​stroom op de kooi -balken te induceren.

Kan u van dienst zijn: thermische balans: vergelijkingen, toepassingen, oefeningen

Dat zolang er een verschil is tussen de rotatiesnelheid van het magnetische veld en de rotatiesnelheid van de rotor.

Roterend magnetisch veld in een motor met drie fasen

Squirrel Cage -motoren kunnen drie -fasen of enkele fasen zijn. In het geval van de drie -fasenmotor, dat wil zeggen degene die werkt met een afwisselende stroom van drie fasen, elke fase gaat naar de vorige in 120º, dat wil zeggen een derde van de periode.

Figuur 2.- Animatie toont het roterende magnetische veld als gevolg van de overlapping van de afzonderlijke velden van de drie verouderde 120º en voedde drie fasenstroom. Bron: Wikimedia Commons.

In elke elektromotor worden twee delen onderscheiden:

• Stator, Het perifere deel van de motor dat is vastgesteld ten opzichte van de behuizing.
• Rotor, Centraal rotatiegedeelte van de motor.

In de stator is er een pakket sleuf en geëmailleerde vellen (om parasitaire of foucault -stromen te voorkomen) en een hoge magnetische permeabiliteit.

De groeven geven de kabels door bedekt met isolerende vernis die ten minste drie wikkelingen of spoelen vormen, verouderd in 120º. De drie spoelen voeden met drie -fase wisselstroom en elke fase ging ook in 120º op met betrekking tot de vorige.

Op elk moment geeft de superpositie van de magnetische velden een resulterend veld loodrecht op de motorrotatieas. Naarmate de tijd vordert, behoudt het gecombineerde magnetische veld van de drie spoelen zijn amplitude, maar de richting is altijd loodrecht op de rotatieas, roteert met een frequentie gelijk aan die van de wisselstroom, meestal tussen 50 en 60 Hz.

Eekhoornkooi rotor

Het bestaat uit twee geleiders verbonden door acht of meer longitudinale geleidende staven, parallel aan de rotatieas.

figuur 3. Eekhoornkooi rotor. Bron: Wikimedia Commons.

Koppel op de rotor

Om te begrijpen hoe het roterende veld koppel op de kooi produceert, kunt u zich een minimale kooi voorstellen, bestaande uit twee diametraal tegengestelde longitudinale staven.

Kan u van dienst zijn: elektromagnetische energie: formule, vergelijkingen, gebruik, voorbeelden

Wanneer deze kooi oorspronkelijk in rust is en dankzij de elektromotorische kracht, induceert het roterende veld dat deze kruist een laadbeweging in elke balk. Aangezien de balken echter kort zijn om door een geleidende hoepel aan hun uiteinden te zijn, is een huidige circulatie tussen de tegenovergestelde staven vastgesteld.

Aan de andere kant, omdat de balken beweging hebben ten opzichte van het veld van de stator, verschijnt er een kracht van magnetische oorsprong op hen, bekend als Lorentz's kracht, die loodrecht staat op het radiale veld van de stator en de richting van de stroom in elk bar.

Om de stroom en het koppel op de balken te hebben, is het noodzakelijk dat ze een relatieve beweging hebben met betrekking tot het radiomagnetische veld dat in de stator is geproduceerd.

Daarom is de rotatiesnelheid van de kooi altijd minder dan die van het magnetische veld. Vanwege dit gebrek aan synchronisatie tussen de rotor en het veld is dit een asynchrone motor.

Er zijn daarom een ​​paar tegengestelde krachten in elke balk, die een koppel produceren op de vereenvoudigde kooi, en op dezelfde manier met kooien van meer dan twee balken.

Iron Core Rotor

Een verbetering bestaat uit het plaatsen van de kooi ingebed in een set gerold en geëmailleerde schijven, gemaakt van hoog magnetisch permeabiliteitsmateriaal, zoals ijzer.

Het doel is om de intensiteit van de magnetische velden te vermenigvuldigen die zowel door de stator als door de rotor zelf worden geproduceerd. Het is te danken aan de interactie tussen deze twee velden dat het koppel op de rotor wordt geproduceerd.

Ervaring heeft aangetoond dat, als de kooakans enig schuppheid hebben met betrekking tot de rotatieas, de motor een zachtere werking heeft met minder trillingen.

Een grotere belasting in de rotor, de rotorglijdsnelheid ten opzichte van de rotatiesnelheid van het magnetische veld van de stator groeit ook. Daarom treden de maximale stromen en de maximale koppels op wanneer de rotor is vergrendeld, daarom kan de overbelaste motor oververhitting lijden en daarom schade aan de vernissen en isolerende email van de spoelen en de platen die de kernen vormen van de stator en rotor.

Het kan u van dienst zijn: wat is het prandtl -nummer? (Waarden in gassen en vloeistoffen)

Motoroepassing Squirrel Cage

Drie fasen eekhoornkooi -motoren hebben de voorkeur voor industriële toepassingen. Ze worden minder aanbevolen voor binnenlands gebruik waarbij de asynchrone enkele fase -motor de voorkeur heeft, omdat de stroom met drie fasen over het algemeen geen woningen bereikt.

Centrifugale pompen

De eekhoornkooi -motoren hebben de voorkeur voor centrifugaalpompen.

Tornos en malen machines

Ze zijn ook ideaal in grote draaibanken en freesmachines, evenals in industrieën waar transportbanden en blaasbanden vereist zijn.

Knippen en troch van vellen 

Dit soort motoren zijn geschikt voor de zware industrie van trocales en afschuif van metalen vellen.

Voordelen

Squirrel Cage -motoren hebben talloze voordelen ten opzichte van andere soorten elektromotoren:

1. In krachtgelijkheid zijn eekhoornkoostermotoren compacter en kleiner gewicht dan synchrone motoren.
2. Ze zijn volledig schaalbaar, dat wil zeggen, ze kunnen worden gebouwd van klein naar zeer groot.
3. Het koppel- of rotatiekoppel van de eekhoornkooi -motoren is over het algemeen hoger dan dat van andere soorten motoren, zeer geschikt voor zwaar gebruik.
4. De efficiëntie van drie -fasen eekhoornkooi -motoren is groter dan 70%. Asynchrone enkelvoudige fase -motoren hebben een lagere prestatie, maar altijd hoger dan direct stroommotoren.
5. Vanwege de ontwikkeling van stroomelektronica is het mogelijk om de snelheid van dergelijke motoren elektronisch te regelen, waardoor de frequentie van de stroom varieert.

Nadelen

Onder de belangrijkste nadelen kunnen worden aangehaald:

1. Op het moment van starten hebben inductiemotoren een grote vraag naar stroom, dus ze zijn niet aangegeven voor toepassingen waarin de motor constant moet beginnen en stoppen, omdat dit een overbelasting in het elektrische systeem zou betekenen.
2. Zelfs wanneer de stroomelektronica is gevorderd, is de rotatiesnelheid niet zo bestuurbaar als die van passerende motoren.

Referenties

1. Asynchrone of inductiemachines. Hersteld van: Bibing.ons.is
2. Martínez J. Delen van een inductiemotor en het werkingsprincipe. Opgehaald uit: machineafers4.Bestanden.WordPress.com
3. Rosales J. Elektrische motoren voor de industrie. Opgehaald uit: USMP.Edu.pe
4. Wikipedia. Eekhoorn kooi. Hersteld van: is.Wikipedia.com
5. Wikipedia. Asynchrone motor. Hersteld van: is.Wikipedia.com