Elmotorer

Lars Neuman maj 2012 1

Elmotorer

Lars Neuman LRF Konsult maj 2012


Motorn/generatorn har en stator och en rotor

Enkel likströmsmotor

En kommutator gör att spänningen i rotorn vänder riktning

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kommutator_animiert.gif


Om statorn har en enkel lindning talar vi om en 2-polig motor. I varje ögonblick har magnetfältet 2 poler, en nordpol och en sydpol.

Magnetfältet roterar då med en hastighet av 50 varv per sekund eller 3000 varv/minut. Motorns synkrona varvtal är alltså 3000 r/m

Växelströmsmotorer – vanligast är asynkronmotorn


Asynkronmotor innebär att motorvarvtalet alltid är lägre än det synkrona varvtalet.

Den kortslutna asynkronmotorn är den mest förekommande växelströmsmotorn, inte minst i lantbruket, tack vare enkel konstruktion och lågt pris.

burrotor

”squirrel cage”


3-fas växelspänning ansluts till statorlindningen

magnetfältet roterar och kommer att passera förbi rotorstavarna

det inducerar en spänning i varje rotorstav

eftersom ledarna är kortslutna i ändarna kommer spänningen att ge en hög ström i rotorstaven

strömmen i rotorstaven alstrar ett magnetfält

detta kommer att samverka med det roterande magnetfältet

staven påverkas av en kraft som vill trycka den ut ur magnetfältet

motorn roterar


Hur fort roterar då rotorn?

När rotorvarvtalet börjar närma sig det synkrona varvtalet minskar hastighetsskillnaden mellan det roterande magnetfältet och ledarenvarvid den inducerade spänningen, och därmed strömmen, minskar.

Då minskar också kraften på staven och rotorn saktar in. Detta innebär att rotorvarvtalet alltid måste vara något lägre än det synkrona varvtalet. Detta kallas för eftersläpning.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Induction-motor-3a.gif


Motorns märkskylt (äldre)


3-faskopplingar

Y- eller stjärnkoppling

D- eller triangelkopplingHuvudspänning


Motorns vridmoment

eftersläpning



Vad händer när vi startar asynkronmotorn ?

Direktstart



Y/D-start

- minskar problem med höga strömmar

Momentet är proportionellt mot spänningen i kvadrat och det gör att momentet vidY-koppling är ca 1/3 av momentet vid D-koppling.

I Y-koppling är skillnaden mellan motorns moment och det belastande momentet litet - det tar tid för motorn att gå upp i varv.

Vid omkopplingen uppträder en strömstöt men under så kort tid att säkring eller motorskydd inte löser ut.


Idag används ofta en s.k. softstarter eller mjukstartare. Mjukstartaren består av entyristorreglerutrustning (i princip en trefas dimmer).Den kan successivt öka spänningen till motorn under startförloppet

Start med mjukstartare eller softstarter


Varvtalsreglering av motorer tyristor, triac

Varvtalet kan ställas manuellt eller med automatik som får en insignal från exempelvis en temperaturgivare eller en luftfuktighetsgivare. En nackdel är minskat vridmoment med sänkt varvtal.

Elektroniken styr hur mycket av den sinusformade strömmen som tillåts passera igenom.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Phase_control.svg


Elektroniskt ändras frekvensen på den matande spänningen. Möjligt att reglera ner till 10 % av märkvarvtalet.Kan ge störningar på elnätet

Varvtalsreglering av asynkronmotorer - frekvensstyrning

Bra moment även vid låga varv


Borstlösa DC-motorer

Arbetar med permanentmagnetiserad rotor och en elektronisk styrkrets.

Energieffektiva men kostar mer i inköp


Remdrift

Slirande remmar ger energiförluster

Välj rätt profil på kilremmen

Tandade remmar slirar mindre än släta


Hur vi uppskattar en elmotors energianvändning

Formlerna anger den elektriska effekten, medan den effekt som står på märkplåten, märkeffekten, är effekten på motoraxeln.

Motorns verkningsgrad:

Märkeffekt: Paxel = * P3-fas

Märkeffekt: Paxel = * Uh * ILinje * cosφ * √3

Elektrisk effekt: P3-fas = Paxel /


Räkna på elmotorns energianvändning

Utrustn., maskin Byggnad, Beräkning

plats antal effekt, kW belastning verkn.grad tim/dag dagar/år kWh/år

Utgödsling, hydraulpumpkostallet 1 4,0 1,0 0,80 2,5 365 4 563

Märkplåt

Uppskattning

/ schablon

Lantbrukarens uppgifter

antal * märkeffekt (kW) * belastn.faktor * driftstid (tim/år)Energianv. (kWh/år) =

verkningsgrad (decimalform)

Documents

Elmotorer