Warum ist bei einem Induktionsmotor ein Schlupf erforderlich?
Antworten:
Das Magnetfeld des Stators, das sich schneller als die physikalische Geschwindigkeit des Rotors dreht, geht durch die Rotorleiter. Das induziert Strom im Rotor. Der Strom im Rotor erzeugt ein Magnetfeld im Rotor, das sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Statormagnetfeld dreht, jedoch in seiner Position zurückbleibt. Das schafft Rotordrehmoment. Bei synchroner Drehzahl würde sich der Rotor mit der gleichen Drehzahl wie das Rotormagnetfeld drehen und es würde kein Drehmoment erzeugt. Ohne Last an der Motorwelle ist nur ein sehr geringes Drehmoment erforderlich, um den Rotor in Bewegung zu halten, sodass die Drehzahl nahezu synchron ist. Jede Erhöhung der Last verringert die Rotordrehzahl und erhöht den Rotorstrom und das Drehmoment.
Es kann sich sicherlich mit synchroner Geschwindigkeit oder sogar schneller drehen.
Die elektrische Energie wird jedoch durch Induktion an den Rotor übertragen. Tatsächlich ist der Rotor die Sekundärwicklung eines Transformators, die mit einer Frequenz angetrieben wird, die der Schlupfgeschwindigkeit entspricht. Bei synchroner Drehzahl ist diese Frequenz also Null und es wird keine Leistung an den Rotor übertragen.
Um sich mit Synchrondrehzahl zu drehen, müssen Sie den Rotor mechanisch mit genügend Leistung antreiben, um Reibungsverluste zu überwinden - dies geschieht beispielsweise in einem Tesla-Auto, das bergab rollt.
Fahren Sie den Rotor schneller als die Synchrondrehzahl und er kann das elektrische System wieder mit Strom versorgen. Die Induktion zwischen Rotor und Stator entzieht dem Rotor nun elektrische Energie und wirkt als Bremse für alles, was ihn mechanisch über die Welle antreibt.
Aber dann ist es kein Motor, sondern ein Generator.
Wenn der Rotor mit synchroner Drehzahl gedreht wird, wird keine Induktion und damit kein Drehmoment erzeugt. Was Sie sehen, ist Schlupf, und dieser Schlupf erzeugt eine ausreichende Induktion, die zu einem ausreichenden Drehmoment führt, um Restreibung und Verluste zu überwinden, wenn keine ordnungsgemäße mechanische Last angeschlossen ist.
Nur für den Fall, dass Sie die Null-Induktions-Idee nicht verstanden haben; Wenn sich die Rotorwicklungen mit der gleichen Geschwindigkeit wie das rotierende Magnetfeld drehen, nimmt der Rotor keine Nettoveränderung des Magnetfelds wahr, so dass aufgrund des Faradayschen Induktionsgesetzes keine Induktion stattfindet.
Sie müssen sich den Rotor genau ansehen. Suchen Sie insbesondere nach Hinweisen auf Magnetismus. Sie werden keine finden .
Um synchron zu laufen, müsste der Rotor einen bestimmten Nord-Süd-Magnetismus haben. Dieser Magnet müsste stark genug sein, um den Motor trotz des Luftwiderstands synchron zu halten. Dies könnte mit Permanentmagneten oder mit einem gewickelten Rotor geschehen, der über Schleifringe angetrieben wird.
Was Sie tatsächlich haben, ist ein "Eichhörnchenkäfig". Es könnte ein einfaches Kupfer- oder Aluminiumrohr sein, aber es funktioniert besser, wenn es in das Rohr geschlitzt ist und wie ein ... Eichhörnchenkäfig aussieht. Noch besser, wenn Eisenlamellen in der Mitte hinzugefügt werden. Es gibt keine elektrischen Verbindungen zum Rotor .
Der Stator des Motors erzeugt ein wirbelndes Magnetfeld, das sich mit 3000/3600 U / min oder 1500/1800 U / min dreht. Das "Schwenken dieses virtuellen Magneten" über den Eichhörnchenkäfig induziert Ströme in den Käfig. Dieser Strom erzeugt ein Magnetfeld und die Anziehung / Abstoßung dieses Magnetfelds setzt den Rotor in Bewegung.
Was der Käfigläufer tun kann, was der Synchronmotor nicht kann, ist sich zu erholen, wenn die Last ihn außerhalb der Frequenz schleppt. Je mehr Off-Frequenz es ist, desto mehr induziert es und desto mehr Kraft entwickelt es: Jeder, der in einem Holzgeschäft gearbeitet hat, kennt den BEEE-OOOO-EEE-Sound einer Tischkreissäge, die während eines Schnitts geladen wird.
Theoretisch ist es komisch. Aber im praktischen Gebrauch ist es verdammt elegant. Vielen Dank, Herr Tesla!