Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- Wat is het principe van de motor?
- Hoe werkt een AC-motor?
- Hoeveel soorten motoren zijn er?
- Kan elke AC-motor variabele snelheid zijn?
Nikola Tesla vond in de late 19e eeuw wisselstroommotoren of wisselstroommotoren uit. AC-motoren verschillen van DC- of gelijkstroommotoren in hun gebruik van wisselstroom, die van richting verandert. AC-motoren zetten elektrische energie om in mechanische energie. AC-motoren worden nog steeds veel gebruikt in het moderne leven, en je kunt ze vinden in apparaten en gadgets in je eigen huis.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Wisselstroommotoren of wisselstroommotoren werden uitgevonden door Nikola Tesla in de 19e eeuw. AC-motortheorie behelst het gebruik van elektromagneten met stromen om kracht en dus beweging te creëren.
Wat is het principe van de motor?
Het eenvoudigste principe van de motor is om elektromagneten met stromen te gebruiken om kracht te creëren om iets te verplaatsen - met andere woorden, om elektrische energie om te zetten in roterende mechanische energie. Motoren worden opgesteld met elektromagneten in geneste ringen, waarbij de polariteiten van de magneten in de ringen van noord naar zuid afwisselen. Rotormagneten bewegen, terwijl statormagneten niet. De noord-zuid polariteit van deze elektromagneten moet constant omkeren.
Hoe werkt een AC-motor?
Voorafgaand aan de uitvindingen van Tesla waren gelijkstroommotoren het leidende type motor. Een AC-motor werkt door wisselstroom toe te passen op statorwikkelingen, die een roterend magnetisch veld produceren. Omdat het magnetische veld op deze manier roteert, heeft een AC-motor geen vermogen of mechanische hulp nodig om op de rotor te worden toegepast. De rotor roteert via het magnetische veld en creëert koppel op de aandrijfas van de motor. De rotatiesnelheid varieert op basis van het aantal magnetische polen in een stator. Deze snelheid wordt synchrone snelheid genoemd. AC-inductiemotoren werken echter met een vertraging of slip om de stroom van de rotorstroom mogelijk te maken.
Verschillende wisselstroommotoren hebben een verschillend aantal polen en daarom verschillende snelheden in vergelijking met elkaar. De snelheid van een AC-motor is echter niet variabel zelf, maar eerder constant. Dit in tegenstelling tot veel DC-motoren. AC-motoren hebben geen borstels (stroomcontacten) of commutators nodig die DC-motoren nodig hebben.
De uitvindingen van Tesla hebben het landschap van motoren enorm veranderd, waardoor efficiëntere, betrouwbaardere apparaten mogelijk zijn. Deze wisselstroommotoren brachten een revolutie teweeg in de industrie en maakten de weg vrij voor gebruik in veel apparaten die in de 21e eeuw werden gebruikt, zoals koffiemolens, doucheventilatoren, airconditioners en koelkasten.
Hoeveel soorten motoren zijn er?
Er bestaan verschillende typen wisselstroommotoren die op hetzelfde basisprincipe werken. Veel van deze motoren zijn een variatie op inductie-wisselstroommotoren, hoewel de recentere permanente magneet-wisselstroommotor of PMAC een beetje anders werkt.
De meest voorkomende AC-motor is de zeer veelzijdige driefasige inductiemotor. Deze polyfase motor werkt met een vertraging in plaats van met de synchrone snelheid. Dit snelheidsverschil wordt motorslip genoemd. Geïnduceerde stromen die in de rotor vloeien, veroorzaken deze slip, die bij zijn start hoge stroom trekt. Vanwege de slip worden deze motoren als asynchroon beschouwd. Driefasige inductiemotoren hebben een hoog vermogen en efficiëntie, met een hoog startkoppel. Dergelijke motoren hebben vaak een mechanische startkracht nodig om de rotor in beweging te brengen. Driefasige inductiemotoren zijn krachtige motoren die vaak worden gebruikt in industriële apparaten.
Eekhoornkooi motoren zijn een type AC-motor waarbij aluminium of koperen geleidende staven op de rotor evenwijdig aan de as liggen. De grootte en vorm van de geleidende staven beïnvloedt het koppel en de snelheid. De naam is afgeleid van de gelijkenis van het apparaat met een kooi.
Een inductiemotor met wondrotor is een soort wisselstroommotor die bestaat uit een rotor met wikkelingen in plaats van staven. Inductiemotoren met wondrotoren hebben een hoog startkoppel nodig. Weerstand buiten de rotor heeft invloed op de snelheid van het koppel.
De eenfase inductiemotor is een soort AC-motor gemaakt met een startwikkeling die haaks op de wikkeling van de hoofdstator is toegevoegd. Universele motoren zijn eenfase motoren en kunnen werken op wisselstroom of gelijkstroom. De stofzuiger van uw huis bevat waarschijnlijk een universele motor.
Condensatormotoren zijn een type AC-motor waarbij capaciteit wordt toegevoegd om een faseverschuiving tussen wikkelingen te creëren. Ze zijn handig voor machines die een hoog startkoppel vereisen, zoals compressoren.
Condensatormotoren zijn een type eenfase-wisselstroommotor die een goed startkoppel en werking in balans brengt. Deze motoren maken gebruik van condensatoren die verbonden zijn met hulpstartwikkelingen. In sommige ovenventilatoren vindt u condensatormotoren. Condensatorstartmotoren gebruiken een condensator met startwikkeling die het grootste startkoppel kan creëren. Beide soorten motoren vereisen twee condensatoren naast een schakelaar, dus hun onderdelen verhogen de prijs van dergelijke motoren. Als de schakelaar wordt weggenomen, werkt de resulterende permanente splitcondensatormotor tegen lagere kosten, maar gebruikt ook een lager startkoppel. Deze typen wisselstroommotoren, hoewel duurder in gebruik, werken goed voor behoeften met een hoog koppel, zoals luchtcompressoren en vacuümpompen.
Split-phase motoren zijn een type wisselstroommotor die gebruik maakt van startwikkelingen met een kleine meter en verschillende weerstand tegen reactantieverhoudingen. Dit levert een faseverschil op via smalle geleiders. Split-fase motoren geven een lager startkoppel dan andere condensatormotoren en een hoge startstroom. Daarom worden split-phase motoren meestal gebruikt in kleine ventilatoren, kleine slijpmachines of elektrisch gereedschap. Het vermogen van split-phase motoren kan tot 1/3 pk bereiken.
Schaduwpolige motoren zijn een type goedkope, enkelfasige inductie wisselstroommotor met één wikkeling. Schaduwpolige motoren vertrouwen op magnetische flux tussen niet-beschaduwde en gearceerde delen van een schermspiraal van koper. Deze worden het best gebruikt als kleine wegwerpmotoren die geen lange looptijd of veel koppel vereisen.
Synchrone motoren worden zo genoemd omdat de magnetische polen die ze genereren de rotor op synchrone snelheid draaien. Het aantal polenparen bepaalt de snelheid van een synchrone motor. Subtypen van synchrone motoren zijn driefasige en enkele synchrone motoren.
Hysteresis-motoren zijn stalen cilinders zonder wikkelingen of tanden. Deze motoren hebben een constant koppel en werken soepel, dus ze worden vaak gebruikt in klokken.
De meeste wisselstroommotoren gebruiken elektromagneten omdat deze niet verzwakken, in tegenstelling tot permanente magneten. Nieuwere technologieën hebben echter AC-motoren met permanente magneet levensvatbaar gemaakt en zelfs in bepaalde omstandigheden zelfs de voorkeur gegeven. AC-motoren of PMAC's met permanente magneten worden gebruikt in toepassingen die een nauwkeurig koppel en snelheid vereisen. Dit zijn betrouwbare, populaire motoren die tegenwoordig worden gebruikt. Magneten worden op een rotor gemonteerd, op het oppervlak of in de laminaten. De magneten die worden gebruikt in PMAC's zijn gemaakt van zeldzame aardelementen. Ze produceren meer flux dan inductiemagneten. PMAC's zijn synchrone machines die met een hoog rendement werken en werken ongeacht of de behoefte aan koppel variabel of constant is. PMAC's werken bij lagere temperaturen dan andere AC-motoren. Dit helpt slijtage van motoronderdelen te verminderen. Vanwege hun hoge efficiëntie verbruiken PMAC's minder energie. Hogere kosten vooraf worden uiteindelijk gecompenseerd door de langdurige werking van deze efficiënte motor.
Kan elke AC-motor variabele snelheid zijn?
Een van de attracties van DC-motoren is het feit dat hun snelheid kan worden gevarieerd. AC-motoren hebben echter de neiging niet op variabele snelheid te draaien. Ze lopen met een constante snelheid, ongeacht hun lading. Dit is handig om de snelheid nauwkeurig te houden. Bepaalde toepassingen vereisen echter variabele snelheid. Pogingen om de snelheid van AC-motoren te wijzigen, kunnen leiden tot schade of oververhitting. Er zijn echter manieren om deze problemen te omzeilen en een AC-motor met variabele snelheid te maken. Er bestaan mechanische oplossingen om de snelheid van AC-motoren te wijzigen. Dit kan op sommige apparaten via katrollen worden gedaan, zoals met een draaibank. Een andere mechanische oplossing is om een krikas te gebruiken.
Veel van de huidige machines werken nog steeds op basis van Nikola Tesla's oorspronkelijke AC inductiemotorprincipes. Deze motoren hebben de tand des tijds doorstaan vanwege hun aanpassingsvermogen en duurzaamheid. Ingenieurs proberen motoren efficiënter te maken, met minder slijtage en warmteontwikkeling, met lagere kosten en een lagere voet op het milieu.