Synchronmotor vs. Induktionsmotor
Beide Induktionsmotoren und Synchronmotoren sind Wechselstrommotoren, die verwendet werden, um elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln.
Mehr über Induktionsmotoren
Basierend auf den Prinzipien der elektromagnetischen Induktion wurden die ersten Induktionsmotoren von Nikola Tesla (1883) und Galileo Ferraris (1885) unabhängig voneinander erfunden. Aufgrund ihrer einfachen Konstruktion und robusten Verwendung sowie der geringen Bau- und Wartungskosten waren Induktionsmotoren die Wahl gegenüber vielen anderen Wechselstrommotoren für schwere Geräte und Maschinen.
Aufbau und Montage des Induktionsmotors sind einfach. Die beiden Hauptteile des Induktionsmotors sind der Stator und der Rotor. Der Stator im Induktionsmotor ist eine Reihe konzentrischer Magnetpole (normalerweise Elektromagnete), und der Rotor ist eine Reihe geschlossener Wicklungen oder Aluminiumstangen, die ähnlich wie ein Käfigläufer angeordnet sind, daher der Name Käfigläufer. Die Welle zur Abgabe des erzeugten Drehmoments verläuft durch die Rotorachse. Der Rotor ist innerhalb des zylindrischen Hohlraums des Stators platziert, aber nicht elektrisch mit einem externen Stromkreis verbunden. Kein Kommutator, keine Bürsten oder andere Verbindungsmechanismen werden verwendet, um den Rotor mit Strom zu versorgen.
Wie jeder Motor verwendet er magnetische Kräfte, um den Rotor zu drehen. Die Anschlüsse in den Statorspulen sind so angeordnet, dass entgegengesetzte Pole auf der genau gegenüberliegenden Seite der Statorspulen erzeugt werden. In der Startphase werden entlang des Umfangs periodisch wechselnde Magnetpole erzeugt. Dies erzeugt eine Änderung des Flusses über den Wicklungen im Rotor und induziert einen Strom. Dieser induzierte Strom erzeugt ein Magnetfeld in den Rotorwicklungen, und die Wechselwirkung zwischen dem Statorfeld und dem induzierten Feld treibt den Motor an.
Induktionsmotoren sind für den Betrieb mit Ein- und Mehrphasenstrom ausgelegt, letzterer für Hochleistungsmaschinen, die ein großes Drehmoment erfordern. Die Geschwindigkeit der Induktionsmotoren kann gesteuert werden, indem entweder die Anzahl der Magnetpole im Statorpol verwendet oder die Frequenz der Eingangsstromquelle reguliert wird. Der Schlupf, ein Maß für das Drehmoment des Motors, gibt Aufschluss über den Motorwirkungsgrad. Die kurzgeschlossenen Rotorwicklungen haben einen kleinen Widerstand, was zu einem großen Strom führt, der für einen kleinen Schlupf im Rotor induziert wird; daher erzeugt es ein großes Drehmoment.
Bei den maximal möglichen Lastbedingungen beträgt der Schlupf bei kleinen Motoren etwa 4-6% und bei großen Motoren 1,5-2%, daher gelten Induktionsmotoren als drehzahlgeregelt und gelten als Motoren mit konstanter Drehzahl. Dennoch ist die Drehgeschwindigkeit des Rotors langsamer als die Frequenz der Eingangsleistungsquelle.
Mehr über Synchronmotoren
Synchronmotor ist die andere Hauptart von Wechselstrommotoren. Der Synchronmotor ist so ausgelegt, dass er ohne Unterschied in der Drehzahl der Welle und der Frequenz des Wechselstroms arbeitet; die Rotationsperiode ist ein ganzzahliges Vielfaches von AC-Zyklen.
Es gibt drei Haupttypen von Synchronmotoren; Permanentmagnetmotoren, Hysteresemotoren und Reluktanzmotoren. Als Permanentmagnete am Rotor werden Permanentmagnete aus Neodym-Bor-Eisen, Samarium-Kob alt oder Ferrit verwendet. Antriebe mit variabler Drehzahl, bei denen der Stator von einer frequenzvariablen, variablen Spannung versorgt wird, sind die Hauptanwendung von Permanentmagnetmotoren. Diese werden in Geräten verwendet, die eine präzise Geschwindigkeits- und Positionssteuerung benötigen.
Die Hysteresemotoren haben einen massiven glatten zylindrischen Rotor, der aus einem magnetischen „harten“Kob altstahl mit hoher Koerzitivfeldstärke gegossen ist. Dieses Material hat eine breite Hystereseschleife, d. h. sobald es in einer bestimmten Richtung magnetisiert ist, erfordert es ein großes umgekehrtes Magnetfeld in der entgegengesetzten Richtung, um die Magnetisierung umzukehren. Dadurch hat der Hysteresemotor einen drehzahlunabhängigen Nacheilwinkel δ; Es entwickelt ein konstantes Drehmoment vom Start bis zur Synchrondrehzahl. Daher ist er selbststartend und benötigt zum Starten keine Induktionswicklung.
Induktionsmotor vs. Synchronmotor
• Synchronmotoren arbeiten mit synchroner Drehzahl (U/min=120 f/p), während Induktionsmotoren mit weniger als synchroner Drehzahl (U/min=120 f/p – Schlupf) arbeiten und der Schlupf bei null Lastmoment und Schlupf nahezu null ist steigt mit dem Lastmoment.
• Synchronmotoren benötigen Gleichstrom, um das Feld in den Rotorwicklungen zu erzeugen; Induktionsmotoren müssen den Rotor nicht mit Strom versorgen.
• Synchronmotoren benötigen Schleifringe und Bürsten, um den Rotor mit der Stromversorgung zu verbinden. Induktionsmotoren benötigen keine Schleifringe.
• Synchronmotoren benötigen Wicklungen im Rotor, während Induktionsmotoren meistens mit Leiterstäben im Rotor konstruiert sind oder kurzgeschlossene Wicklungen verwenden, um einen „Käfigläufer“zu bilden.
