Da sowohl dreiphasige als auch einphasige Asynchronmotoren das Prinzip der elektromagnetischen Induktion nutzen, übertragen sie durch die Kopplung rotierender Magnetfelder elektrische Energie vom Stator auf den Rotor und geben als rotierende Maschine mechanische Energie ab. Es weist viele Ähnlichkeiten mit Transformatoren auf, sodass einige Analysemethoden für Transformatoren auch auf die Analyse von Stator und Rotor anwendbar sind.
★ Wirbelströme in Wechselstrom kommen in Geräten wie Leistungstransformatoren, Drehstrom-Induktionsmotoren, Generatoren usw. vor. Wirbelströme sind zwar nicht sichtbar, aber dennoch vorhanden.
Alle elektrischen Geräte, die das Prinzip der elektromagnetischen Induktion nutzen, werden von Wirbelströmen beeinflusst, die sich hauptsächlich auf die Nutzung elektrischer Energie in Wechselstromkreisen auswirken. Dies liegt daran, dass Wirbelströme Joulesche Wärme erzeugen können und die erzeugte Wärmemenge proportional zum Quadrat des Stroms ist. Bei Anwendungen wie Elektromotoren, Generatoren, Transformatoren usw. führt diese Art der Wärmeerzeugung im Allgemeinen zu einer Verschwendung elektrischer Energie. Da beispielsweise bei dreiphasigen Wechselstrommotoren die Statorspule und der rotierende Teil des Rotors einen Luftspalt nutzen, um die induzierte elektromotorische Kraft zwischen ihnen zu übertragen, erhöht sich der Leerlaufstrom des Motors, wenn zwischen ihnen zu viel Platz ist. Wenn dies nicht überprüft wird, kann es zu schwerer Überhitzung und zum Durchbrennen der Statorspule kommen. Dies wird durch übermäßige Wirbelströme verursacht.
★ Wirbelstrom bei Wechselstrom ist das Phänomen, bei dem unter der Wirkung eines Wechselstrommagnetfelds ein an einer Wechselstromspule befestigter Magnetkern aufgrund elektromagnetischer Induktion von magnetischen Linien (oder Siliziumstahlblechen) durchzogen wird. Ein elektrischer Strom fließt durch den geschlossenen Schleifenleiter in der Spule, während gleichzeitig magnetische Linien durch das Siliziumstahlblech verlaufen. In Ebenen senkrecht zu diesen magnetischen Linien werden induzierte Ströme erzeugt, die automatisch eine geschlossene Schleife bilden (d. h. Wirbelströme). Daher werden sie Wirbelströme genannt. Jede Substanz, deren Leitfähigkeit sich in Abhängigkeit von der Richtung oder Intensität eines Magnetfelds ändert, kann Wirbelströme erzeugen. Die Stärke der Wirbelströme ist direkt proportional zu der des Magnetfelds und ändert sich in der Flusskopplungsfläche, während sie umgekehrt proportional zum spezifischen elektrischen Widerstand ist (siehe Lenzsches Gesetz).
Da darüber hinaus in Siliziumstahlblechkernen ein gewisser Widerstand vorhanden ist, führt deren Vorhandensein zu einer Erwärmung und einem Verlust eines Teils der elektrischen Energie aufgrund des Wirbelstromflusses. Daher müssen bei der Herstellung von Motoren entsprechende Lücken zwischen Stator und Rotor gelassen werden; Zu große Lücken würden nicht funktionieren.
Der Aufbau eines dreiphasigen Asynchron-Wechselstrommotors
Die Hauptkomponenten eines dreiphasigen Asynchron-Wechselstrommotors sind in der folgenden Abbildung dargestellt:
Es besteht aus zwei Hauptteilen: Stator und Rotor.
I. Stator
Stator bezieht sich auf den stationären Teil des Motors. Es besteht im Wesentlichen aus einem Maschinensockel, einem Statorkern, einer Endabdeckung und einer dreiphasigen symmetrischen Wicklung des Stators. Der Maschinenfuß besteht üblicherweise aus Gusseisen oder Stahlguss. Der Statorkern wird in den Maschinenfuß eingepresst. Der Statorkern ist Teil des Magnetkreises des Motors. Um den Eisenverlust zu reduzieren, besteht es aus 0,5 mm dicken Siliziumstahlblechen, die kreisförmig gestapelt und in die Maschinenbasis gepresst werden.
Am Innenumfang N des Kerns befinden sich mehrere gleichmäßig verteilte Nuten zur Einbettung der Drehstromwicklung des Stators. Die Wicklung von Kleinmotoren erfolgt in der Regel aus Lackdraht. Es gibt sechs Ausgangsklemmen für jede Phasenwicklung in einem Asynchronmotor, wobei U1, V1, W1 das Anfangsende und U2, V2, W2 das Endende darstellen. Sie werden normalerweise aus dem Anschlusskasten oben auf dem Maschinensockel herausgeführt. Dreiphasige symmetrische Wicklungen können je nach Netzspannung und Nennspannung im Stern oder Dreieck angeschlossen werden; Wenn die Netzspannung beispielsweise 380 V beträgt, während die Nennphasenspannung für die Spulengruppe des Motors 220 V beträgt, müssen die Wicklungen im Stern geschaltet werden. Wenn die Nennspannung für die Spulengruppe 380 V beträgt, müssen die Wicklungen wie unten gezeigt in Dreieck geschaltet werden:
Dadurch wird erstens sichergestellt, dass jede Phasenwicklung unter ihrer Nennspannung arbeitet. Für die Anordnung der Abgangsenden jeder Phasenwicklung im Anschlusskasten gelten bestimmte Regeln.
Zweitens, Rotor
Der Rotor ist der rotierende Teil des Motors und besteht aus einer Welle, einem Rotorkern, einer Rotorwicklung und einem Lüfter.
Der Rotorkern besteht ebenfalls aus 0,5 mm dicken Siliziumstahlblechen, die zu einem Zylinder gestapelt sind und in dessen Mitte die Welle eingepresst ist. Seine äußere kreisförmige Oberfläche weist mehrere gleichmäßig verteilte Schlitze auf, in denen die Rotorwicklungen platziert sind. Je nach den unterschiedlichen Aufbauformen der Wicklungen auf Rotoren können Asynchronmotoren in zwei Typen unterteilt werden: Käfigläufermotoren und Rotorwicklungsmotoren.
Käfigläufertyp: Blanke Kupferstäbe werden in Schlitze am Rotorkern eingelegt und an beiden Enden mit zwei Kupferringen (auch Endringe genannt) verschweißt. Aufgrund seiner ähnlichen Form wie ein Käfigläufer wird er auch Käfigläufermotor genannt.
Um Kupfermaterial einzusparen, werden bei Käfigläufermotoren unter 100 kW derzeit in der Regel Rotoren aus Aluminiumguss verwendet. Aluminiumgussrotoren schmelzen Aluminium im Druckguss- oder Schleudergussverfahren und gießen es beim Gießen zusammen mit beiden Endringen und Innenventilatoren in Schlitze am Rotorkern. Dies vereinfacht Herstellungsprozesse und reduziert gleichzeitig die Motorkosten.
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