Einphasen-Induktionsmotor

Wir nutzen das einphasige Stromversorgungssystem breiterals Dreiphasensystem für häusliche Zwecke, gewerbliche Zwecke und in gewissem Umfang für industrielle Zwecke. Da das einphasige System wirtschaftlicher ist als ein dreiphasiges System und der Energiebedarf in den meisten Häusern, Geschäften und Büros klein ist, kann dies leicht durch ein einphasiges System gedeckt werden. Die Einphasenmotoren sind einfach aufgebaut, kostengünstig, zuverlässig und leicht zu reparieren und zu warten. Aufgrund all dieser Vorteile findet der Einphasenmotor seine Anwendung in Staubsaugern, Ventilatoren, Waschmaschinen, Kreiselpumpen, Gebläsen, Waschmaschinen usw.

Die Einphasen-Wechselstrommotoren werden weiter klassifiziert als:

Einphasen-Induktionsmotoren oder Asynchronmotoren.
Einphasensynchronmotoren.
Kommutatormotoren.

Dieser Artikel enthält Grundlagen, Beschreibung und Arbeitsprinzip eines Einphasen-Induktionsmotors.

Bau eines Einphasen-Induktionsmotors

Wie jeder andere Elektromotor hat auch der Asynchronmotor zwei Hauptteile, nämlich Rotor und Stator.

Stator:
Wie der Name schon sagt, ist der Stator ein fester Bestandteil des Induktionsmotors. Der Stator eines Einphasen-Induktionsmotors erhält eine Einphasen-Wechselstromversorgung.

Rotor:
Der Rotor ist ein rotierender Teil eines Induktionsmotors. Der Rotor verbindet die mechanische Belastung durch die Welle. Der Rotor des Einphasen-Induktionsmotors ist vom Typ Käfigläufer.
Das Konstruktion eines Einphasen-Induktionsmotors ist dem Eichhörnchenkäfig fast ähnlichDrehstrom-Induktionsmotor. Bei einem einphasigen Induktionsmotor hat der Stator jedoch zwei Wicklungen anstelle einer dreiphasigen Wicklung in einem dreiphasigen Induktionsmotor.

Stator eines Einphasen-Induktionsmotors

Der Stator des Einphasen-Induktionsmotorshat eine laminierte Prägung, um Wirbelstromverluste an der Peripherie zu reduzieren. Die Schlitze sind an ihrem Stempel zum Tragen der Stator- oder Hauptwicklung vorgesehen. Die Stanzungen bestehen aus Siliziumstahl, um die Hysterese-Verluste zu reduzieren. Wenn wir eine einphasige Wechselstromversorgung an die Statorwicklung anlegen, wird das Magnetfeld erzeugt, und der Motor dreht mit einer Geschwindigkeit etwas weniger als die Synchrondrehzahl N_s. Synchrondrehzahl N_s ist gegeben durch

Woher,
f = Versorgungsspannungsfrequenz,
P = Polzahl des Motors.

Die Konstruktion des Stators derDer Einphasen-Induktionsmotor ist dem des Dreiphasen-Induktionsmotors ähnlich, es gibt jedoch zwei Unähnlichkeiten im Wicklungsteil des Einphasen-Induktionsmotors.

Zum einen sind die Einphasen-Asynchronmotorenmeist mit konzentrischen Spulen versehen. Wir können die Anzahl der Windungen pro Spulenkanne mit Hilfe konzentrischer Spulen leicht einstellen. Die mmf-Verteilung ist fast sinusförmig.
Mit Ausnahme des Spaltpolmotors weist der Asynchronmotor zwei Statorwicklungen auf, nämlich die Hauptwicklung und die Hilfswicklung. Diese beiden Wicklungen sind in einer Raumquadratur zueinander angeordnet.

Rotor eines Einphasen-Induktionsmotors

Die Konstruktion des Rotors der einphasigenDer Induktionsmotor ähnelt dem Dreiphasen-Induktionsmotor des Käfigläufers. Der Rotor ist zylindrisch und hat an seinem gesamten Umfang Schlitze. Die Schlitze sind nicht parallel zueinander ausgebildet, sondern etwas schräg gestellt, da die Schräglage ein magnetisches Blockieren der Stator- und Rotorzähne verhindert und das Arbeiten des Induktionsmotors ruhiger und leiser macht, d. Der Käfigläufer besteht aus Aluminium-, Messing- oder Kupferstäben. Diese Aluminium- oder Kupferschienen werden als Rotorleiter bezeichnet und in den Schlitzen am Umfang des Rotors angeordnet. Die Kupfer- oder Aluminiumringe schließen die Rotorleiter, die Endringe genannt, dauerhaft kurz. Um mechanische Festigkeit zu gewährleisten, sind diese Rotorleiter am Endring verspannt und bilden somit einen vollständigen geschlossenen Kreislauf, der einem Käfig ähnelt, und haben daher ihren Namen als Käfigläufermotor erhalten. Da Endringe die Stäbe dauerhaft kurzschließen, ist der elektrische Widerstand des Rotors sehr klein und es ist nicht möglich, einen externen Widerstand hinzuzufügen, da die Stäbe dauerhaft kurzgeschlossen werden. Das Fehlen von Schleifring und Bürsten macht die Konstruktion eines Einphasen-Induktionsmotors sehr einfach und robust.

Arbeitsprinzip eines Einphasen-Induktionsmotors

HINWEIS: Wir wissen, dass wir für den Betrieb eines Elektromotors, ob Wechselstrom- oder Gleichstrommotor, zwei Flüsse benötigen, da das Zusammenspiel dieser beiden Flüsse das erforderliche Drehmoment erzeugt.
Wenn wir eine einphasige Wechselstromversorgung an die anschließenStatorwicklung des Einphasen-Induktionsmotors beginnt der Wechselstrom durch den Stator oder die Hauptwicklung zu fließen. Dieser Wechselstrom erzeugt einen als Hauptfluss bezeichneten Wechselfluss. Dieser Hauptfluß verbindet sich auch mit den Rotorleitern und schneidet somit die Rotorleiter. Gemäß dem Faradayschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion wird EMK im Rotor induziert. Wenn der Rotorkreis geschlossen ist, fließt der Strom im Rotor. Dieser Strom wird als Rotorstrom bezeichnet. Dieser Rotorstrom erzeugt seinen als Rotorfluss bezeichneten Fluss. Da dieser Fluss durch das Induktionsprinzip erzeugt wird, erhielt der nach diesem Prinzip arbeitende Motor seinen Namen als Induktionsmotor. Jetzt gibt es zwei Flüsse, einer ist der Hauptfluss und der andere wird Rotorfluss genannt. Diese beiden Flüsse erzeugen das gewünschte Drehmoment, das der Motor zum Drehen benötigt.

Warum startet der Einphasen-Induktionsmotor nicht selbstständig?

Nach der Double Field-Revolutionstheorie haben wirkann jede alternierende Menge in zwei Komponenten auflösen. Jede Komponente hat eine Größe, die der Hälfte der maximalen Größe der alternierenden Größe entspricht, und beide dieser Komponenten drehen sich in entgegengesetzter Richtung zueinander. Zum Beispiel kann ein Fluss φ in zwei Komponenten aufgelöst werden

Jede dieser Komponenten dreht sich in die entgegengesetzte Richtung, d. e wenn eins φ_m/ 2 dreht sich im Uhrzeigersinn, dann das andere φ_m / 2 dreht sich gegen den Uhrzeigersinn.

Wenn wir eine einphasige Wechselstromversorgung an die Statorwicklung eines Einphasen-Induktionsmotors anlegen, erzeugt er seinen Fluss φ_m. Gemäß der Doppelfeldrevolutheorie ist dieser alternierende Fluss φ_m ist in zwei Komponenten der Größe φ unterteilt_m/ 2. Jede dieser Komponenten dreht sich in entgegengesetzter Richtung mit der Synchrondrehzahl N_s. Nennen wir diese beiden Flusskomponenten als Weiterleitungskomponente, φ_f und die Rückwärtskomponente des Flusses φ_b. Das Ergebnis dieser zwei Flusskomponenten zu einem beliebigen Zeitpunkt ergibt den Wert des momentanen Statorflusses zu diesem bestimmten Zeitpunkt.

Jetzt beim Startzustand sowohl vorwärts als auchrückwärtige Flusskomponenten sind genau entgegengesetzt. Beide Flusskomponenten sind ebenfalls gleich groß. Sie heben sich also auf und daher ist das Netto-Drehmoment, das der Rotor im Startzustand erfährt, Null. Also die Einphasen-Induktionsmotoren sind keine selbststartenden Motoren.

Methoden zur Herstellung einer einphasigen Induktion als selbststartender Motor

Aus dem obigen Thema können wir dies leicht schließenDie einphasigen Asynchronmotoren sind nicht selbststartend, da der erzeugte Statorfluss sich in der Natur ändert, und beim Start heben sich die beiden Komponenten dieses Flusses auf und es gibt kein Nettodrehmoment. Die Lösung für dieses Problem ist, dass der Statorfluss als rotierender Typ und nicht als alternierender Typ ausgeführt wird, der sich nur in eine bestimmte Richtung dreht. Dann wird der Induktionsmotor selbsttätig. Um dieses rotierende Magnetfeld zu erzeugen, benötigen wir zwei Wechselflüsse, zwischen denen ein gewisser Phasendifferenzwinkel liegt. Wenn diese beiden Flüsse miteinander interagieren, erzeugen sie einen resultierenden Fluss. Dieser resultierende Fluss dreht sich in der Natur und dreht sich nur in einer bestimmten Richtung im Raum. Sobald der Motor läuft, können wir den zusätzlichen Fluss entfernen. Der Motor läuft nur unter dem Einfluss des Hauptflusses weiter. Abhängig von den Verfahren zur Herstellung eines Asynchronmotors als Selbststartmotor gibt es hauptsächlich vier Typen von Einphasen-Induktionsmotoren nämlich,

Split-Phase-Induktionsmotor
Kondensator-Startinduktionsmotor
Kondensator-Startkondensator-Induktionsmotor
Schatteninduktionsmotor.
Permanent-Split-Kondensator-Motor oder Einzelwert-Kondensator-Motor.

Vergleich zwischen Einphasen- und Dreiphasen-Induktionsmotoren

Einphasen-Induktionsmotoren sind im Vergleich zu Dreiphasen-Induktionsmotoren einfach aufgebaut, zuverlässig und wirtschaftlich für kleine Leistungen.
Der elektrische Leistungsfaktor von Einphasen-Induktionsmotoren ist im Vergleich zu Dreiphasen-Induktionsmotoren niedrig.
Bei gleicher Baugröße erreichen die Einphasen-Induktionsmotoren etwa 50% der Leistung wie Dreiphasen-Induktionsmotoren.
Das Anlaufdrehmoment ist auch für Asynchronmotoren / Einphasen-Induktionsmotor niedrig.
Der Wirkungsgrad von Einphasen-Induktionsmotoren ist im Vergleich zu Dreiphasen-Induktionsmotoren geringer.

Einphasen-Induktionsmotoren sind einfach, robust, zuverlässig und für kleine Leistungen günstiger. Sie sind bis 1 KW verfügbar.