Elektromotor

Elektromotorer blir stort sett brukt enerådene i industrien da de er billige i drift og innkjøpog har en meget høy virkningsgrad. Som jeg skrev under solceller har en vanlig forbrenningsmotor ven virkningsgrad på 20-30%, mens de beste el-motorene kan ha godt over 90%. Jeg forklarer lengre ned på siden hvordan man regner ut virkningsgrad. Elektriske motorer er eneklt forklart transformatorer som gjør elektrisk kraft om til mekanisk nyttsom energi.

En standard elektromotor.
Strømmen kobles til i kontakten.
 Ventilatoren skal kjøle systemet.
Drivakselen er der vi henter den mekaniske energien.

Elektrisk strømnett

Vi skiller mellom to typer strømnett; vekseltrøm (AC) og likestrøm (DC).

Vekselstrøm

Begrepet vekselstrøm kommer av at polariteten i strømmen veksler periodisk mellom positiv og negativ med en frekvens 50Hz- som betyr svingninger pr. sekund. I vekselstrømmsmotorer i industrien benytter vi ofte flere faser (tre).

En fase er en leder, eller en polynum som er sinusformet, og svinger jevnt. I vanlige husholdninger bruker vi ènfasestrøm, altså èn leder. I virkeligheten er det egentlig to faser på ènfaet strøm siden det blir kolet til to ledninger. Vi benytter trefasemotorer når vi trenger mye kraft, momenteller at vi trenger stabiliet- at motoren ikke rykker. Symolet for trefasestrøm er 3~, o det generelle symbolet for AC-strøm er ~. AC kommer av "Alternating Current". Det er vanlig med strømstyrker på 230V og 400 (380) V.

Likestrøm

Likestrøm er ikke like vanlig, da man selv må installere likerettere for å benytte dette. Likerettere gjør AC om til DC. Det er tre ledrer i et likstrømsnett: L+, L- og PE. DC kommer av "Direct Current". Likestrøm holder den samme polariteten hele tiden. Den kan likevel endre seg, men da lineært. Vanlige strømstyrker er 220V og 600V.

Elektriske motorer

Vi skiller mellom AC- og DC-motorer. De er noe forskjellig i oppbygging, regulering, virkemåte og bruksområder. Siden de lir brukt mest i industrien, vil jeg skrive om trefasede AC-motorer, men grunnprinsippet er det samme.

Trefaset Kortsluttningsmotor (AC)

De viktigste delene i en kortslutningsmotor er statoren som er stillesående og rotoren som som roterer. Statoren er laget av tynneblikkplater, som har spor som det ligger viklinger i. Den har for eksempel tre spoler med 120° mellomrom. I en motor med seks spoler ville det vert 60° mellom spolene osv. I en trefasemotor er antall viklinger delelig med tre. Vikligene er plassert konsentrisk om rotoren.

Rotoren ligger i motorens senterlinje og en en sylindrisk metallstav med utsparringer der det ligger lederstaver enten av kobber eller aluminium. Ved rotorendene (der lagrene ligger) er endestavene forbundet med kortslutningsringer av flussølv som blir smeltet på plass ved hjelp av induskjonsvarme som ikke smelter lederstavene. Stavene ligger rundt som et bur, derav navnet burvikling. Dette buret har en svak vridning. 

Virkemåte

Statorviklingene er koblet til et vekselstrømnett som lar strømmen i viklingene stige og falle med strømmens frekvens. Dette frambringer et magnetisk felt som også varierer med strømmens frekvens. Denne strømen forårsaker en sterk strøm i lederstavene gjennom induksjon. Samtidig lager lederstavene et sterkt magnetfelt omkring kortslutningene.

Disse magnetiske feltene, i statoren og rotore, støter fra hverandre. Dette fører til moment og bevegelse. Turtallet til rotoren er 3-10% lavere enn omdreiningstalet til magnetfeltet. Dette kaller vi for asynkront, derav sidenavnet asynkron kortslutningsmotor.

Disse motorene kan i teorien ha tre spoler, men for å sikre en god start- og riktig dreieretning, har de ofte seks spoler i 60° (topolt) eller tolv spoler i 30° vinkel (firepolt). En topolt motor har som oftest et turtall på 2700rpm, mens en firepolt har mellom 1350-1500rpm, alt etter etterslepet.

I de asonkrone kortslutningsmotorene trengs det ikke strømforsyning utenfra til rotoren, da dette oppstår ved induksjonen. Denne konstruksjonen er enkel og er defor veldig vanlig fordi den trenger lite vedlikehold, har lang levetid og er lite ømfintlig mot for eksempel overspenning. 

Dreimoment/turtall-karakteristikk

Dreimomentet er arbeidskapasiteten eller styrken til motoren. Dette kan vi lese av i dreimoment/turtall-karakteristikken. Hver motortype har sin egen karakteristikk. For eksempel har vekselstrømsmotoren et stort oppstartsmoment. Når turtallet stiger blir kraftmomentet værende omtrent konstant helt til klippmomentet, når vi nærmer oss det synkrone turtallet, da faller det ganske raskt. Ettersom belastningen varierer ligger driftsturtallet 3-10% under det synkrone (nominelt drftspunkt).

Når motoren blir belastet utover den nominelle driftspunktet går den langsommere med et økende dreiemoment. Når mtoren tilpasser seg på denne måten kallervi den for selvregulerende. Denne egenskapen hos AC-motorer gjør den meget egnet til å drive sentrifugalpumper, som også er selvregulerende. Hvis belastningen blir stor nok vil motoren gå veldig sakte med stort moment og til slutt stoppe når den når klippmomentet.