Vind snel het product dat u nodig heeft.
A driefasige asynchrone motor is een AC-machine die driefasige elektrische energie omzet in roterend mechanisch vermogen door middel van elektromagnetische inductie in plaats van via een directe elektrische verbinding met de rotor. Er wordt een roterend magnetisch veld geproduceerd in de statorwikkelingen, en dit veld induceert stroom in de rotorstaven, die op zijn beurt koppel genereren. De rotorsnelheid volgt altijd de snelheid van het draaiveld met een kleine marge, slip genaamd, en dat is precies waarom deze machine ook wel bekend staat als een driefasige inductiemotor .
Omdat er geen borstels, geen externe rotorbekrachtiging en geen condensator nodig zijn om te starten, is de driefasige asynchrone motor de standaard geworden driefasige elektromotor voor fabrieken, werkplaatsen en nutsbedrijven. Typische productreeksen variëren van kleine fractionele eenheden van ongeveer 0,09 kW tot grote framegroottes van ongeveer 375 kW, met 2, 4, 6 en 8-polige wikkelopties die alles omvatten, van snelle ventilatoren voor lichte belasting tot transportbanden voor zware lasten met lage snelheid. Behuizingen zijn doorgaans gemaakt van hoogwaardig gietijzer of een lichtgewicht aluminiumlegering, gecombineerd met klasse F-isolatie en een IP55-beschermingsgraad voor blootstelling aan stof en licht water.
Kortom, wanneer iemand zoekt naar een 3-fase inductiemotor of een driefasige AC-motor , beschrijven ze bijna altijd dezelfde machinefamilie. In de overige gedeelten hieronder wordt uitgelegd hoe het werkt, waar het van gemaakt is, hoe u het gegevensplaatje moet lezen en hoe u er een op de juiste maat kunt maken voor een bepaalde taak.
Drie afzonderlijke wikkelingsgroepen zijn in de stator elektrisch 120 graden uit elkaar geplaatst. Wanneer driefasige stroom er achtereenvolgens doorheen stroomt, blijft het gecombineerde magnetische veld niet op één plek gefixeerd; het roteert rond de binnenkant van de statorboring met een snelheid die bekend staat als synchrone snelheid. De synchrone snelheid hangt alleen af van de voedingsfrequentie en het aantal polen dat in de stator is gewikkeld, volgens de relatie Ns = 120 x f / P, waarbij f de frequentie in hertz is en P het aantal polen.
De rotorstaven bevinden zich in dit draaiveld, maar zijn niet fysiek verbonden met de stroomvoorziening. Terwijl het veld langs de rotor beweegt, induceert het een spanning en stroom in de rotorstaven, en die geïnduceerde stroom produceert zijn eigen magnetisch veld. De interactie tussen het statorveld en het geïnduceerde rotorveld creëert koppel dat de rotor rondsleept, maar de rotor kan het veld nooit helemaal inhalen - als dat wel het geval zou zijn, zou er überhaupt geen relatieve beweging meer overblijven om stroom te induceren. Dit snelheidsverschil, doorgaans een klein percentage van de synchrone snelheid onder normale belasting, is de slip die een asynchrone (inductie) machine definieert.
In tegenstelling tot een enkelfasig ontwerp produceert een driefasige asynchrone motor een echt roterend veld vanaf het moment dat de stroom wordt ingeschakeld. De motor is dus inherent zelfstartend en niet afhankelijk van een startcondensator of hulpwikkeling. Dit is een van de redenen waarom in het algemeen de voorkeur wordt gegeven aan een driefasige inductiemotor zodra de belasting of de inschakelduur groter wordt dan wat een kleine eenfasige eenheid comfortabel aankan.
Elke driefasige asynchrone motor is opgebouwd uit een kleine reeks onderdelen die zich over de framegroottes herhalen, van een compacte aluminium behuizing tot een grote gietijzeren industriële driefasige motor. In de onderstaande afbeelding zijn de belangrijkste secties aangegeven waarnaar in de volgende beschrijvingen wordt verwezen.
Vereenvoudigde structurele lay-out van een typisch driefasig asynchrone motorframe
De stator is een stapel dunne lamellen van siliciumstaal die in een frame van gietijzer of aluminiumlegering zijn gedrukt, waarbij koperen wikkelingen in sleuven rond de binnenboring zijn gestoken. De lamineerstapel beperkt wervelstroomverliezen, terwijl het frame zelf de motor zijn mechanische sterkte en montageoppervlak geeft.
De meeste industriële eenheden gebruiken een eekhoornkooirotor, waarbij aluminium of koperen staven in een gelamineerde rotorkern worden gegoten en aan beide uiteinden worden kortgesloten door eindringen. Dit ontwerp heeft geen wikkelingen om te isoleren en geen sleepringen om te onderhouden, wat een belangrijke reden is dat een driefasige inductiemotor als eenvoudig wordt beschouwd om gedurende lange perioden te blijven draaien.
Een externe ventilator gemonteerd op het niet-aangedreven uiteinde trekt lucht over geribbelde vinnen op het frameoppervlak, waardoor de wikkelingstemperatuur binnen de isolatielimiet van klasse F blijft. Eindschermen houden de lagers op hun plaats en houden de rotor gecentreerd in de statorboring, terwijl de klemmenkast een afgedicht aansluitpunt biedt voor de binnenkomende voedingskabels.
Het aantal polen is een van de eerste keuzes die u moet maken bij het vergelijken van een driefasige elektromotor voor een bepaalde toepassing, omdat hiermee de basissnelheid wordt vastgelegd voordat er een versnellingsbak of aandrijving wordt toegevoegd. Bij een voeding van 50 Hz wordt hieronder de synchrone snelheid voor gemeenschappelijke pooltellingen weergegeven.
Synchrone snelheid per pooltelling bij een voedingsfrequentie van 50 Hz
| Pooltelling | Synchrone snelheid | Typische plicht |
|---|---|---|
| 2-polig | 3000 tpm | Pompen, hogesnelheidsventilatoren, compressoren |
| 4-polig | 1500 tpm | Algemene werktuigmachines, transportbanden |
| 6-polig | 1000 tpm | Grotere ventilatoren, mixers, lagesnelheidsaandrijvingen |
| 8-polig | 750 tpm | Transmissie met zware belasting en lage snelheid |
Efficiëntieklasselabels beschrijven hoeveel elektrische input een motor verliest als warmte in plaats van te worden omgezet in asvermogen. De naamgevingsschaal loopt van IE1 tot en met IE4, waarbij elke stap een verdere vermindering van de verliezen vertegenwoordigt door beter gelamineerd staal, dikkere koperen geleiders en kleinere luchtspleten. Een IE3 driefasige motor zit in de premiumband van deze schaal, terwijl een IE4 driefasige motor zit een stap erboven, gericht op toepassingen met continu gebruik waarbij de draaiuren hoog genoeg zijn dat lagere verliezen zich vertalen in een betekenisvolle vermindering van de verspilde energie gedurende de levensduur van de machine.
Illustratieve vergelijking van de relatieve efficiëntievooruitgang tussen klassen; werkelijke cijfers variëren afhankelijk van het uitgangsvermogen en het aantal polen
In de praktijk is de benodigde klasse afhankelijk van het looppatroon. Een motor die slechts een paar uur per week draait, rechtvaardigt doorgaans niet het najagen van de hoogst beschikbare klasse, terwijl een motor die continu draait in een ventilator-, pomp- of compressorlijn een sterke kandidaat is voor de IE3- of IE4-band, omdat de opgetelde uren zelfs een klein procentueel verschil in verliezen versterken.
Efficiëntie en arbeidsfactor voor een driefasige inductiemotor zijn geen vaste getallen; ze bewegen mee met hoe zwaar de motor wordt belast in verhouding tot het nominale vermogen. De algemene vorm van deze relatie is consistent in de hele productfamilie, ook al verschuiven de exacte cijfers met de framegrootte.
Typische vorm van de efficiëntiecurve ten opzichte van het belastingspercentage van het nominale vermogen
De efficiëntie stijgt over het algemeen snel naarmate de belasting stijgt vanaf een lichte deellast, bereikt een brede piek ergens tussen grofweg vijfenzeventig en honderd procent van het nominale vermogen, en neemt dan iets af onder overbelasting. Dit is de reden waarom het dimensioneren van een motor om dichtbij zijn nominale punt te draaien, in plaats van diep onderbelast, de neiging heeft om tijdens een dienst een stabielere efficiëntie en arbeidsfactor te geven.
Framemateriaal heeft invloed op het gewicht, de warmteafvoer en de stijfheid van de montage. Behuizingen van zowel gietijzer als aluminiumlegeringen blijven gebruikelijk op de markt voor industriële driefasige motoren, en de juiste keuze komt meestal neer op de balans tussen gewicht en thermische massa waar een bepaalde installatie om vraagt.
| Kenmerk | Gietijzeren behuizing | Behuizing van aluminiumlegering |
|---|---|---|
| Relatief gewicht | Zwaarder | Lichter |
| Warmteafvoer | Hoge thermische massa | Snellere oppervlaktekoeling |
| Typisch framebereik | Middelgrote tot grote framematen | Kleine tot middelgrote framematen |
| Gemeenschappelijke instelling | Continu zwaar industrieel gebruik | Algemene doeleinden en mobiele apparatuur |
Ongeacht het materiaal van de behuizing is het wikkelingssysteem zelf normaal gesproken gebouwd volgens klasse F-isolatie, waardoor er marge is tegen temperatuurstijging tijdens het starten en kortstondige overbelasting, terwijl een IP55-classificatie stof en gerichte waterstralen weghoudt van interne wikkelingen in werkplaatsen en aangrenzende omgevingen.
Veel kopers die onderzoek doen naar een driefasige asynchrone motor vergelijken deze feitelijk met een enkelfasig alternatief voor een grenstoepassing. In de onderstaande radarvergelijking worden zes praktische kenmerken naast elkaar gezet.
Het blauwe gebied vertegenwoordigt een driefasige asynchrone motor, het oranje gebied vertegenwoordigt een vergelijkbare eenfasige motor, op een illustratieve relatieve schaal
Omdat hij begint met een echt draaiveld, heeft een driefasige asynchrone motor de neiging een sterker startkoppel te leveren per eenheid framegrootte, samen met een stabieler looprendement bij nominale belasting. Een eenfasige motor kan nog steeds redelijk geschikt zijn voor lichte huishoudelijke apparaten of kleine werkplaatsgereedschappen waar geen driefasige voeding beschikbaar is, maar zodra de belasting, de werkcyclus of het koppel stijgen, is een driefasige wisselstroommotor over het algemeen de meer praktische route voor continu industrieel gebruik.
De combinatie van een breed vermogensbereik, meerdere poolopties en een robuuste constructie is de reden waarom een driefasige inductiemotor in zo'n breed scala aan apparatuurtypes voorkomt.
In de productie-, energie-, mijnbouw-, bouw-, textiel-, drukkerij- en havenmachines is de onderliggende vereiste grotendeels hetzelfde: een betrouwbare industriële driefasenmotor die lange tijd kan draaien met voorspelbare onderhoudsbehoeften in plaats van frequente ongeplande stops.
Sommige toepassingen hebben meer dan één vaste snelheid nodig voor één frame. Met meerstapssnelheidswikkelingen kan een motor opnieuw worden aangesloten tussen twee of meer polen, waardoor een grove maar betrouwbare manier ontstaat om de snelheid te veranderen zonder een afzonderlijke frequentieregelaar.
Waar een last snel moet stoppen en zijn positie moet behouden, zoals op takels of indexeertafels, klemt een geïntegreerde elektromagnetische rem de as vast zodra de stroom wordt verwijderd, waardoor de uitlooptijd wordt verkort en de positioneringsnauwkeurigheid wordt verbeterd.
Door een driefasige asynchrone motor te koppelen aan een aandrijving met variabele frequentie kan de snelheid soepel worden aangepast over een breed bereik, wat gebruikelijk is bij ventilatoren, pompen en transportbanden waar de stroom of doorvoer een veranderende procesvraag moet volgen in plaats van op één vaste snelheid te draaien.
Voor mijnbouw-, petrochemische en andere installaties in gevaarlijke omgevingen bevatten explosieveilige behuizingen eventuele interne vonken of vonken, zodat het omringende brandbare gas of stof niet kan ontbranden, waardoor een driefasige elektromotor veilig kan werken in zones waar een standaard open behuizing niet geschikt zou zijn.
Als u de volgende volgorde hanteert, wordt het veld over het algemeen snel kleiner, of het doel nu een kleine eenheid met aluminium behuizing is of een grote gietijzeren industriële driefasenmotor.
Een eenvoudige startformule voor driefasig vermogen is P (kW) = (wortel drie x V x I x arbeidsfactor x efficiëntie) / 1000, met behulp van lijnspanning V en lijnstroom I. Voor een bekende mechanische belasting kan het asvermogen in kW ook worden geschat op basis van koppel en snelheid als P = (koppel in Nm x snelheid in tpm) / 9550, en vervolgens naar boven afgerond naar de volgende standaard framewaarde met een redelijke startmarge.
Paardenkracht en kilowatt beschrijven hetzelfde vermogen met verschillende eenheden, gerelateerd aan ongeveer 1 pk = 0,746 kW. In plaats van een op zichzelf staand aantal pk's te kiezen, helpt het om terug te werken vanuit de gegevens van de fabrikant van de aangedreven apparatuur of de gemeten bedrijfsstroom, aangezien een te kleine motor heet zal worden onder normale belasting, terwijl een te grote motor onnodig gewicht draagt en een lagere bedrijfsvermogensfactor heeft bij gedeeltelijke belasting.
Een driefasige inductiemotor is mechanisch eenvoudig, maar een korte routine kan nog steeds een grote bijdrage leveren aan het voorspelbaar houden van de bedrijfsuren.
Het volgen van een eenvoudig schema als dit verlengt de praktische levensduur van een driefasige AC-motor aanzienlijk meer dan alleen reageren nadat er een fout is opgetreden.
Q1. Wat is een driefasige asynchrone motor?Het is een AC-motor die een roterend magnetisch veld in de stator gebruikt om stroom in de rotor te induceren, waardoor koppel ontstaat zonder enige directe elektrische verbinding met de rotor zelf. | Vraag 2. Hoe werkt een driefasige inductiemotor?Driefasige stroom in de statorwikkelingen produceert een roterend veld; dit veld induceert stroom in de rotorstaven, en de interactie tussen de twee velden doet de as draaien. |
Q3. Wat is het verschil tussen een asynchrone motor en een inductiemotorZe beschrijven dezelfde machine. Asynchroon verwijst naar de rotorsnelheid die achterblijft bij de veldsnelheid, terwijl inductie verwijst naar hoe de stroom de rotor bereikt, via inductie in plaats van via een directe verbinding. | Q4. Wat zijn de voordelen van een driefasige inductiemotor?Eenvoudige kooiconstructie, zelfstartend zonder condensator, stabiele loopsnelheid onder variërende belasting en een breed beschikbaar vermogensbereik van fractionele kilowatt tot honderden kilowatt. |
Vraag 5. Waar worden driefasemotoren voor gebruikt?Ventilatoren, pompen, compressoren, transportbanden, werktuigmachines en algemene industriële apparatuur in productie-, energie-, mijnbouw-, textiel- en havenbehandelingsomgevingen. | Vraag 6. Hoe kies ik een driefasige inductiemotor?Begin met het aangedreven belastingstype en de vereiste snelheid, het asvermogen met een startmarge, en stem vervolgens het aantal polen, de behuizing en de beschermingsgraad af op de installatieomgeving. |
Vraag 7. Hoe bereken ik de motorgrootte die ik nodig hebSchat het asvermogen op basis van het belastingskoppel en de snelheid met behulp van P, gelijk aan koppel maal snelheid gedeeld door 9550, en rond vervolgens af naar de dichtstbijzijnde standaardframewaarde met een redelijke marge. | Vraag 8. Hoe kies ik motorvermogenGa uit van de werkelijke vermogensbehoefte van de aangedreven apparatuur in plaats van te raden, waarbij het omrekenen tussen pk's en kilowatt met behulp van ongeveer 1 pk gelijk is aan 0,746 kW. |
Vraag 9. Hoeveel polen moet mijn motor hebben?Kies het aantal polen waarvan de synchrone snelheid het dichtst bij de gewenste uitvoersnelheid ligt, aangezien dit doorgaans de omvang van eventuele extra tandwielreductie of poeliereductie verkleint. | Q10. Welk onderhoud heeft een driefasenmotor nodig?Routinematige aandacht voor de koelluchtstroom, lagersmering, trillingsniveaus en aansluitingen van de klemmenkast omvat het grootste deel van wat ervoor zorgt dat een unit in de loop van de tijd betrouwbaar blijft werken. |
