wat is stator en rotor in een inductiemotor

De stator is het stationaire (vaste) deel van de inductiemotor, gemonteerd op het motorframe. De primaire functie is het genereren van een roterend magnetisch veld (RMF) wanneer er een AC-voeding op is aangesloten. Dit roterende magnetische veld is de drijvende kracht die beweging in de rotor veroorzaakt.

1. Structuur van de stator

De stator bestaat uit drie hoofdonderdelen:

•Statorkern: Gemaakt van dunne, gelamineerde siliciumstaalplaten (0,35-0,5 mm dik) op elkaar gestapeld. Er wordt laminering uitgevoerd om de wervelstroomverliezen, die in de kern worden geïnduceerd als gevolg van het veranderende magnetische veld, te minimaliseren en die anders warmte zouden genereren en energie zouden verspillen. De kern heeft sleuven aan de binnenkant om de statorwikkelingen vast te houden.

•Statorwikkelingen: Koperen of aluminium spoelen gewikkeld in de sleuven van de statorkern. Bij de meeste inductiemotoren is de stator een drie-fasewikkeling (aangesloten in ster- of driehoeksconfiguratie), die wordt voorzien van drie- wisselstroom. De opstelling van deze wikkelingen is zo ontworpen dat wanneer er wisselstroom doorheen stroomt, er een magnetisch veld ontstaat dat met een constante snelheid (synchrone snelheid) roteert.

•Statorframe: Een stijve buitenstructuur (meestal gemaakt van gietijzer of aluminium) die de statorkern ondersteunt en de interne componenten beschermt. Het dient ook als koellichaam om de tijdens bedrijf gegenereerde warmte af te voeren.

2. Functie van de stator

Wanneer er drie- AC wordt geleverd aan de statorwikkelingen, creëert elke fase een magnetisch veld dat sinusoïdaal varieert in de tijd. De combinatie van deze driefasige magnetische velden resulteert in een enkel roterend magnetisch veld (RMF) dat rond de as van de stator draait met een snelheid die desynchrone snelheid(Ns). De synchrone snelheid hangt af van de frequentie van de AC-voeding (f) en het aantal poolparen (P) in de stator, gegeven door de formule: Ns=(120f)/P. Dit roterende magnetische veld snijdt door de rotorgeleiders en induceert een elektromotorische kracht (EMF) in de rotor.-Dit is de basis van elektromagnetische inductie in de motor.

De rotor is het roterende deel van de inductiemotor, gemonteerd op een as die buiten het motorframe uitsteekt. Het bevindt zich in de stator, met een kleine luchtspleet (doorgaans 0,2-2 mm) tussen de stator- en rotorkernen. De functie van de rotor is het omzetten van de elektromagnetische energie die wordt geïnduceerd door het roterende magnetische veld van de stator in mechanische energie, die de belasting aandrijft (bijvoorbeeld pompen, ventilatoren, transportbanden).

Typen en structuur van de rotor

Er zijn twee hoofdtypen rotoren die worden gebruikt in inductiemotoren, die verschillen qua constructie en toepassing:

1. Eekhoornkooirotor

Dit is het meest voorkomende type rotor, genoemd naar zijn gelijkenis met de kooi van een eekhoorn. De structuur omvat:

•Rotorkern: Net als de statorkern is deze gemaakt van gelamineerde siliciumstaalplaten met sleuven aan de buitenkant.

•Rotorenstaven: Koperen of aluminium staven die in de sleuven van de rotorkern worden gestoken. Deze staven zijn aan beide uiteinden kortgesloten-door twee dikke koperen of aluminium ringen (eindringen genoemd), die een gesloten lus vormen.

De eekhoornkooirotor is eenvoudig, robuust, goedkoop- en vereist minimaal onderhoud, waardoor hij geschikt is voor de meeste industriële en huishoudelijke toepassingen (bijvoorbeeld ventilatoren, pompen, compressoren).

2. Wondrotor

De gewikkelde rotor (ook wel sleepringrotor genoemd) heeft een complexere structuur, ontworpen voor toepassingen die variabele snelheid of een hoog startkoppel vereisen (bijvoorbeeld kranen, liften, brekers). De structuur omvat:

•Rotorkern: Gelamineerde platen van siliciumstaal met sleuven voor de rotorwikkelingen.

•Rotorwikkelingen: Drie-fasewikkelingen vergelijkbaar met de statorwikkelingen, verbonden in een sterconfiguratie. De drie uiteinden van de wikkelingen zijn verbonden met drie sleepringen die op de rotoras zijn gemonteerd.

•Slipringen en borstels: De sleepringen staan ​​in contact met stationaire koolborstels, waardoor externe weerstanden op de rotorwikkelingen kunnen worden aangesloten. Dit maakt controle van de rotorstroom mogelijk, waardoor het toerental en het startkoppel van de motor worden aangepast.

Functie van de rotor

Wanneer het roterende magnetische veld van de stator door de rotorgeleiders snijdt, induceert de wet van Faraday van elektromagnetische inductie een EMF in de rotor. Omdat de rotorgeleiders een gesloten lus vormen (hetzij via eindringen in eekhoornkooirotoren of externe weerstanden in gewikkelde rotors), genereert deze geïnduceerde EMF een stroom in de rotor (rotorstroom genoemd). De rotorstroom werkt samen met het roterende magnetische veld van de stator, waardoor een mechanische kracht (Lorentzkracht) ontstaat die ervoor zorgt dat de rotor in dezelfde richting draait als het roterende magnetische veld.

Een belangrijk kenmerk van inductiemotoren is dat de rotorsnelheid (N) altijd lager is dan de synchrone snelheid (Ns) van het magnetische veld van de stator-dit verschil wordt genoemduitglijden(s), gegeven door de formule: s=(Ns - N)/Ns × 100%. Slip is nodig om inductie te laten plaatsvinden (als de rotorsnelheid gelijk is aan de synchrone snelheid, bestaat er geen relatieve beweging tussen het magnetische veld en de rotorgeleiders, zodat er geen EMF wordt geïnduceerd). Typische slipwaarden voor inductiemotoren variëren van 1% tot 5% bij volledige belasting.