Synkronimoottori vs. induktiomoottori
Sekä induktiomoottorit että synkronimoottorit ovat vaihtovirtamoottoreita, joita käytetään muuntamaan sähköenergia mekaaniseksi energiaksi.
Lisätietoja induktiomoottoreista
Sähkömagneettisen induktion periaatteiden perusteella Nikola Tesla (vuonna 1883) ja Galileo Ferraris (vuonna 1885) keksivät ensimmäiset induktiomoottorit itsenäisesti. Yksinkertaisen rakenteen ja kestävän käytön sekä matalien rakennus- ja ylläpitokustannusten vuoksi induktiomoottorit olivat valinta raskaisiin laitteisiin ja koneisiin monien muiden vaihtovirtamoottoreiden sijaan.
Induktiomoottorin rakenne ja kokoonpano ovat yksinkertaisia. Induktiomoottorin kaksi pääosaa ovat staattori ja roottori. Staattori induktiomoottorissa on sarja samankeskisiä magneettinapoja (yleensä sähkömagneetteja), ja roottori on sarja suljettuja käämiä tai alumiinitankoja, jotka on järjestetty samalla tavalla kuin oravakori, tästä johtuen nimi oravan häkkiroottori. Akseli tuotetun vääntömomentin toimittamiseksi on roottorin akselin läpi. Roottori sijoitetaan staattorin sylinterimäiseen onteloon, mutta sitä ei ole kytketty sähköisesti mihinkään ulkoiseen piiriin. Roottorin virran syöttämiseen ei käytetä kommutaattoria, harjoja tai muuta liitosmekanismia.
Kuten mikä tahansa moottori, se käyttää magneettisia voimia roottorin pyörittämiseen. Staattorikelojen liitännät on järjestetty siten, että staattorin kelojen täsmälleen vastakkaiselle puolelle syntyy vastakkaisia pylväitä. Käynnistysvaiheessa magneettipylväät luodaan jaksottaisesti siirtymällä kehää pitkin. Tämä luo muutoksen roottorin käämien yli kulkevassa vuossa ja indusoi virran. Tämä indusoitu virta muodostaa magneettikentän roottorin käämeissä, ja staattorikentän ja indusoidun kentän välinen vuorovaikutus ajaa moottoria.
Induktiomoottorit on tarkoitettu toimimaan sekä yksivaiheisissa että monivaiheisissa virroissa, jälkimmäinen raskaille koneille, jotka vaativat suuren vääntömomentin. Induktiomoottoreiden nopeutta voidaan säätää joko käyttämällä staattorin navassa olevien magneettisten napojen määrää tai säätämällä tulovirtalähteen taajuutta. Liukastuminen, joka on mitta moottorin vääntömomentin määrittämiseksi, osoittaa moottorin hyötysuhteen. Oikosuljetuilla roottorikäämeillä on pieni vastus, mikä johtaa suureen virtaan, joka indusoituu pienelle liukastumiselle roottorissa; siksi se tuottaa suuren vääntömomentin.
Suurimmilla mahdollisilla kuormitusolosuhteilla pienten moottoreiden luisto on noin 4-6% ja 1,5-2% suurilla moottoreilla, joten induktiomoottoreilla katsotaan olevan nopeuden säätö ja vakionopeusmoottoreina. Roottorin pyörimisnopeus on kuitenkin hitaampi kuin tulovirtalähteen taajuus.
Lisätietoja synkronimoottorista
Synkronimoottori on toinen tärkein vaihtovirtamoottorityyppi. Synkronimoottori on suunniteltu toimimaan ilman eroja akselin pyörimisnopeudessa ja vaihtovirtalähteen virran taajuudessa; pyörimisjakso on AC-jaksojen kiinteä moninkertainen luku.
Synkronimoottoreita on kolme päätyyppiä; kestomagneettimoottorit, hystereesimoottorit ja reluktanssimoottorit. Roottorin kestomagneeteina käytetään neodyymibooribetistä, samariumkoboltista tai ferriitistä valmistettuja kestomagneetteja. Vaihtuvanopeuksiset käyttölaitteet, joissa staattori syötetään taajuudeltaan vaihtuvalla jännitteellä, on kestomagneettimoottoreiden pääasiallinen sovellus. Näitä käytetään laitteissa, jotka tarvitsevat tarkan nopeuden ja sijainnin hallinnan.
Hystereesimoottoreissa on kiinteä sileä sylinterimäinen roottori, joka on valettu korkean koeritiivisuuden omaavasta "kovasta" kobolttiteräksestä. Tällä materiaalilla on laaja hystereesisilmukka, toisin sanoen kun se on magnetoitu tietyssä suunnassa, se vaatii suuren käänteisen magneettikentän vastakkaiseen suuntaan magnetisoinnin kääntämiseksi. Tämän seurauksena hystereesimoottorilla on viivekulma δ, joka on riippumaton nopeudesta; se kehittää vakiomomentin käynnistyksestä synkroniseen nopeuteen. Siksi se on itsestään käynnistyvä eikä vaadi induktiokäämitystä sen käynnistämiseksi.
Induktiomoottori vs. synkronimoottori
• Synkronimoottorit toimivat synkronisella nopeudella (RPM = 120f / p), kun taas induktiomoottorit toimivat alle synkroninopeuden (RPM = 120f / p - luisto), ja luisto on lähes nolla kuormittamattomalla momentilla ja luisto kasvaa kuormitusmomentin myötä.
• Synkronimoottorit vaativat tasavirtaa kentän luomiseksi roottorin käämiin; induktiomoottoreita ei vaadita syöttämään virtaa roottoriin.
• Synkronimoottorit vaativat liukurenkaita ja harjoja roottorin liittämiseksi virtalähteeseen. Induktiomoottorit eivät vaadi liukurenkaita.
• Synkronimoottorit edellyttävät käämiä roottorissa, kun taas induktiomoottorit on rakennettu useimmiten roottorissa olevilla johtotankoilla tai ne käyttävät oikosuljettuja käämiä "oravakehon" muodostamiseksi.
