Een driefasige asynchroonmotorEen driefasige asynchrone motor is een type inductiemotor dat wordt aangedreven door gelijktijdig een driefasige wisselstroom van 380 V (faseverschil van 120 graden) aan te sluiten. Omdat het roterende magnetische veld van de rotor en de stator van een driefasige asynchrone motor in dezelfde richting maar met verschillende snelheden roteert, is er sprake van slip. Daarom wordt het een driefasige asynchrone motor genoemd.
De rotorsnelheid van een driefasige asynchrone motor is lager dan de rotatiesnelheid van het magnetische veld. De rotorwikkeling wekt elektromotorische kracht en stroom op door de relatieve beweging ten opzichte van het magnetische veld, en werkt samen met het magnetische veld om een elektromagnetisch koppel te genereren, waardoor energieomzetting plaatsvindt.
Vergeleken met eenfasige asynchronemotoren, driefasige asynchroonmotorenZe hebben betere operationele prestaties en kunnen diverse materialen besparen.
Afhankelijk van de rotorconstructie kunnen driefasige asynchrone motoren worden onderverdeeld in kooiankermotoren en gewikkelde rotormotoren.
De asynchrone motor met kooirotor heeft een eenvoudige structuur, betrouwbare werking, een laag gewicht en een lage prijs, waardoor hij veelvuldig wordt gebruikt. Het belangrijkste nadeel is de moeilijkheid om de snelheid te regelen.
De rotor en stator van een driefasige asynchrone motor met gewikkelde rotor zijn eveneens voorzien van driefasige wikkelingen en via sleepringen en borstels verbonden met een externe regelweerstand. Door de weerstand van de regelweerstand aan te passen, kunnen de startprestaties van de motor worden verbeterd en het toerental worden geregeld.
Het werkingsprincipe van een driefasige asynchrone motor
Wanneer een symmetrische driefasige wisselstroom wordt aangelegd aan de driefasige statorwikkeling, wordt een roterend magnetisch veld gegenereerd dat met de klok mee roteert langs de binnenste cirkelvormige ruimte van de stator en de rotor met een synchrone snelheid n1.
Omdat het roterende magneetveld met snelheid n1 roteert, is de rotorgeleider in het begin stationair. De rotorgeleider zal het roterende magneetveld van de stator doorsnijden, waardoor een geïnduceerde elektromotorische kracht ontstaat (de richting van de geïnduceerde elektromotorische kracht wordt bepaald door de rechterhandregel).
Door de kortsluiting van de rotorgeleider aan beide uiteinden door een kortsluitring, genereert de rotorgeleider onder invloed van de opgewekte elektromotorische kracht een geïnduceerde stroom die in principe dezelfde richting heeft als de opgewekte elektromotorische kracht. De stroomvoerende geleider van de rotor wordt blootgesteld aan een elektromagnetische kracht in het magnetische veld van de stator (de richting van de kracht wordt bepaald met behulp van de linkerhandregel). Deze elektromagnetische kracht genereert een elektromagnetisch koppel op de rotoras, waardoor de rotor in de richting van het roterende magnetische veld gaat draaien.
Uit bovenstaande analyse kan worden geconcludeerd dat het werkingsprincipe van een elektromotor als volgt is: wanneer de driefasige statorwikkelingen van de motor (elk met een elektrisch hoekverschil van 120 graden) worden gevoed met een symmetrische driefasige wisselstroom, wordt een roterend magnetisch veld opgewekt. Dit veld snijdt de rotorwikkeling en wekt een geïnduceerde stroom op in de rotorwikkeling (de rotorwikkeling vormt een gesloten circuit). De stroomvoerende rotorgeleider genereert een elektromagnetische kracht onder invloed van het roterende magnetische veld van de stator. Hierdoor ontstaat een elektromagnetisch koppel op de motoras, waardoor de motor in dezelfde richting draait als het roterende magnetische veld.
Bedradingsschema van een driefasige asynchrone motor
Basisbedrading van driefasige asynchrone motoren:
De zes draden van de wikkeling van een driefasige asynchrone motor kunnen op twee basismanieren worden aangesloten: in een driehoekschakeling (delta-delta) en in een sterschakeling.
Zes draden = drie motorwikkelingen = drie kop- en drie staartuiteinden, waarbij een multimeter de verbinding meet tussen de kop- en staartuiteinden van dezelfde wikkeling, d.w.z. U1-U2, V1-V2, W1-W2.
1. Driehoek-delta-verbindingsmethode voor driefasige asynchrone motoren
Bij de driehoeks-deltaverbindingmethode worden de uiteinden van drie wikkelingen achter elkaar verbonden om een driehoek te vormen, zoals weergegeven in de afbeelding:
2. Sterverbindingsmethode voor driefasige asynchrone motoren
Bij de sterschakeling worden de uiteinden van drie wikkelingen (de staart of kop) met elkaar verbonden, waarbij de andere drie draden als voedingsaansluitingen dienen. De aansluitmethode is weergegeven in de afbeelding:
Uitleg van het bedradingsschema van een driefasige asynchrone motor in afbeeldingen en tekst.
Driefasenmotor aansluitdoos
Bij het aansluiten van de driefasige asynchrone motor is de aansluitmethode van het verbindingsstuk in de aansluitdoos als volgt:
Bij een driefasige asynchrone motor met hoekaansluiting wordt de aansluitdoos als volgt aangesloten:
Er zijn twee aansluitmethoden voor driefasige asynchrone motoren: steraansluiting en driehoekaansluiting.
Triangulatiemethode
Bij het wikkelen van spoelen met dezelfde spanning en draaddiameter heeft de sterschakeling drie keer minder windingen per fase (1,732 keer) en drie keer minder vermogen dan de driehoekschakeling. De aansluitmethode van de voltooide motor is vastgelegd om een spanning van 380V te weerstaan en is over het algemeen niet geschikt voor aanpassing.
De aansluitmethode kan alleen worden gewijzigd wanneer het driefasenspanningsniveau afwijkt van de normale 380V. Bijvoorbeeld, wanneer het driefasenspanningsniveau 220V is, kan de sterschakeling van de oorspronkelijke driefasenspanning van 380V worden gewijzigd in een driehoekschakeling. Wanneer het driefasenspanningsniveau 660V is, kan de driehoekschakeling van de oorspronkelijke driefasenspanning van 380V worden gewijzigd in een sterschakeling, terwijl het vermogen gelijk blijft. Over het algemeen worden motoren met een laag vermogen in een sterschakeling aangesloten, terwijl motoren met een hoog vermogen in een driehoekschakeling worden aangesloten.
Bij de nominale spanning moet een motor in driehoekschakeling (delta) worden gebruikt. Als deze in sterschakeling wordt uitgevoerd, valt deze onder gereduceerde spanning, wat resulteert in een afname van het motorvermogen en de aanloopstroom. Bij het starten van een krachtige motor (driehoekschakeling) is de stroom erg hoog. Om de impact van de aanloopstroom op het net te verminderen, wordt over het algemeen een stapsgewijze startmethode toegepast. Een methode is om de oorspronkelijke driehoekschakeling voor het starten om te zetten naar een sterschakeling. Na het starten met de sterschakeling wordt deze voor de rest van de werking weer teruggezet naar de driehoekschakeling.
Bedradingsschema van een driefasige asynchrone motor
Fysiek schema van de voorwaartse en achterwaartse overdrachtsleidingen voor driefasige asynchrone motoren:
Om een motor in voorwaartse en achterwaartse richting te sturen, kunnen twee willekeurige fasen van de voeding ten opzichte van elkaar worden verwisseld (dit noemen we commutatie). Meestal blijft de V-fase ongewijzigd, terwijl de U-fase en de W-fase ten opzichte van elkaar worden verwisseld. Om ervoor te zorgen dat de fasevolgorde van de motor betrouwbaar kan worden omgeschakeld wanneer twee contactoren in werking treden, moet de bedrading bij de bovenste aansluiting van het contact consistent zijn en moet de fase worden aangepast bij de onderste aansluiting van het contactor. Vanwege de fasewisseling van de twee fasen is het noodzakelijk ervoor te zorgen dat de twee KM-spoelen niet tegelijkertijd worden ingeschakeld, anders kunnen ernstige kortsluitingen tussen de fasen optreden. Daarom moet er een vergrendeling worden toegepast.
Om veiligheidsredenen wordt vaak een dubbel vergrendelend circuit voor vooruit- en achteruitregeling gebruikt, met knopvergrendeling (mechanisch) en contactorvergrendeling (elektrisch). Door de knopvergrendeling kunnen de twee contactoren voor faseaanpassing niet tegelijkertijd worden ingeschakeld, zelfs niet als de vooruit- en achteruitknoppen tegelijkertijd worden ingedrukt. Dit voorkomt mechanisch kortsluiting tussen de fasen.
Bovendien zorgt de vergrendeling van de toegepaste contactoren ervoor dat, zolang een van de contactoren is ingeschakeld, het contact dat gesloten blijft, niet sluit. Op deze manier wordt bij de toepassing van mechanische en elektrische dubbele vergrendeling voorkomen dat er fase-fase kortsluitingen optreden in het voedingssysteem van de motor. Dit beschermt de motor effectief en voorkomt ongelukken die kunnen ontstaan door fase-fase kortsluitingen tijdens fasemodulatie, waardoor de contactor kan doorbranden.
Geplaatst op: 7 augustus 2023
