Wat zit erin? Een blik op de constructie van de eekhoornkooirotor!

Heb je je ooit afgevraagd waardoor een elektromotor draait? Een groot onderdeel van verschillende veelgebruikte elektromotoren is iets dat een eekhoornkooirotor wordt genoemd. Het lijkt grappig, toch? Maar het is een cruciaal onderdeel. In dit korte artikel zal ik je waarschijnlijk alles vertellen over de bouw en constructie van de kooirotor. We bekijken waar hij van gemaakt is en hoe hij precies in elkaar zit. Als we dit begrijpen, kunnen we zien hoe effectief inductiemotoren zijn. Geloof me, het is eenvoudiger dan je denkt en daarom zijn deze motoren bijna overal te vinden! Dit korte artikel is de moeite van het lezen waard omdat je de geheimen ontdekt achter een stuk gereedschap dat zoveel van onze wereld aandrijft.

Wat is precies een rotor in een inductiemotor?

Eenvoudig gezegd is de rotor het draaiende onderdeel van een inductiemotor. Denk aan een roterende tol; de rotor lijkt daarop, maar bevindt zich in de motor. De rotor is een belangrijk onderdeel dat helpt om elektrische energie om te zetten in mechanische energie. Deze beweging kan vervolgens werk doen, zoals een volger laten draaien of een apparaat laten draaien. De inductiemotor heeft deze draaiende rotor nodig om zijn werk te doen. De rotor rust in de stator . De stator is het stationaire deel van de inductiemotor. De rotor is meestal cilindervormig. Hij is op de motoras gemonteerd. Wanneer de rotor draait, draait de as mee. Deze as is vervolgens verbonden met wat de motor ook moet verplaatsen. De rotor is dus echt het hart van de actie in een inductiemotor. Het herkennen van de rotor is de eerste stap om de hele inductiemotor te begrijpen. Verschillende soorten inductiemotoren maken gebruik van een specifiek soort rotor.

Waarom noemen ze het een "eekhoornkooi" rotor?

Waarom de naam "eekhoornkooirotor"? Wel, als je de kerncomponent van de rotor eruit zou halen en alleen naar de elektrisch geleidende onderdelen zou kijken, zou hij zeker een beetje op een kooi lijken. Je begrijpt wel, het soort kooi waar een eekhoorn of hamster in kan lopen. Deze "kooi" is opgebouwd uit geleidende staven die over de hele lengte van de rotor lopen. Deze staven zijn vervolgens aan beide uiteinden verbonden door een ring, een zogenaamde eindring. Je hebt dus deze identieke staven en 2 ringen die ze samenhouden. Deze structuur geeft de rotor zijn naam. Het is een eenvoudig maar uiterst briljant ontwerp. Dit kooirotorontwerp is echt typisch voor een inductiemotor met eekhoornkooi. Het is een robuust ontwerp, wat betekent dat het sterk is en lang meegaat. De basisnaam helpt mensen echt om zich voor te stellen waar dit onderdeel van de inductiemotor op lijkt. De rotor draait rond en dit kooiframe is essentieel voor de manier waarop het samenwerkt met het magnetische veld van de stator.

Hoe wordt de kern van de rotor van een eekhoornkooiinductiemotor precies gemaakt?

De kern van een eekhoornkooi inductie motorrotor is niet alleen een massief stuk metaal. Deze schijfjes worden laminaten genoemd. Denk aan een kaartspel; de rotorkern is net zo, maar dan met stalen laminaatvellen. Deze stalen lamineringen worden op elkaar gestapeld om de cilindrische vorm van de rotorkern te vormen. Er is een goede reden voor deze laminatiestijl. Het gebruik van laminaten helpt energieverliezen in de inductiemotor te beperken. Deze verliezen zijn meestal het gevolg van wervelstromen. Een wervelstroom is een ongewenste stroom die in het metaal kan vloeien. Door dunne, geïsoleerde lamellen te gebruiken, blijven deze wervelstromen beperkt. Dit maakt de eekhoornkooi motor efficiënter. In de rotorkern zijn ook sleuven gesneden. In deze gleuven in de rotor komen de rotorstaven. Het hele rotorgebouw is grondig bedoeld.

Wat zijn rotorstaven en eindringen in een eekhoornkooirotor?

Laten we nu de "kooi" van de eekhoornkooirotor bespreken. De rotorstaven zijn zeer belangrijke geleidende staven . Ze worden in de gleuven van de rotorkern geplaatst waar we het net over hadden. Deze rotorstaven zijn vaak gemaakt van aluminium of soms van koper . Aluminium is gebruikelijk omdat het licht is en goed elektrische energie levert. Voor grotere motoren kunnen koperen staven worden gebruikt omdat koper een nog veel betere geleider is. Aan elk uiteinde van de rotorkern zijn deze rotorstaven allemaal aan elkaar bevestigd. Ze zijn verbonden door wat we eindringen of kortsluitringen noemen. Stel je de staven voor als de rechte onderdelen van de kooi en de eindringen als de ronde onderdelen die ze allemaal bij elkaar houden. Deze eindringen creëren een gesloten elektrisch pad voor de stroom door de rotorbalken. Dit maakt het "kooi"-raamwerk af. De rotorstaven en eindringen vormen samen de rotorwikkeling, ondanks het feit dat deze er heel anders uitziet dan de opgerolde wikkeling die je in een stator ziet. Dit is een belangrijk onderdeel van hoe de inductiemotor met eekhoornkooi precies werkt.

Hoe krijgen rotorblokken precies hun stroom in een inductiemotor?

Dit is waar het "inductie"-gedeelte van een inductiemotor om de hoek komt kijken. De rotorstaven in een eekhoornkooirotor zijn niet rechtstreeks met draden verbonden met een soort externe stroombron, zoals de statorwikkeling. In plaats daarvan wordt de stroom in de rotor "opgewekt". Dit betekent dat de stroom wordt opgewekt door een veranderend magnetisch veld. De stator van de inductiemotor heeft zijn eigen wikkeling. Wanneer er wisselstroom aan de statorwikkeling wordt geleverd, ontwikkelt deze een roterend magnetisch veld. Dit roterende magnetische veld van de stator veegt langs de rotorstaven . Omdat de rotorstaven geleiders zijn, veroorzaakt dit veranderende gebied een spanning die erin wordt opgewekt. Aangezien de rotorstaven door de eindringen worden kortgesloten, veroorzaakt deze spanning een stroom via de staven en ringen. Deze geïnduceerde stroom in de rotorstaven creëert vervolgens zijn eigen magnetisch veld. De twee elektromagnetische velden (van de stator en de rotor) werken op elkaar in, waardoor de rotor gaat draaien! Het rotorcircuit wordt voltooid door de eindringen. De snelheid van de rotor zal constant iets minder zijn dan de snelheid van het roterende magnetische veld; dit onderscheid wordt slip genoemd. Deze slip is nodig om de stroom te induceren.

Zijn alle eekhoornkooirotors precies hetzelfde? Hoe zit het met een dubbele eekhoornkooi?

Maar er zijn verschillende types. Een van de meest gebruikelijke is de solitaire kooirotor waar we het eigenlijk over hebben gehad. Voor sommige speciale toepassingen hebben ingenieurs echter een dubbele eekhoornkooirotor ontwikkeld. Dit type rotor heeft 2 sets "kooien" of rotorwikkelingen op dezelfde rotorkern. Waarom twee kooien? Wel, een dubbele rotor met eekhoornkooi kan de inductiemotor een beter startkoppel geven. Startkoppel is de torsiedruk die de motor heeft wanneer hij voor het eerst start. Eén kooi, meestal de externe, is gemaakt van materiaal met een hogere weerstand. Dit helpt bij een goed startkoppel en beperkt de startstroom. De binnenste kooi heeft een lagere weerstand, wat goed is voor een efficiënte werking bij een regelmatige snelheid en een lage slip. Een dubbele eekhoornkooi probeert dus het beste uit beide kooien te halen. Dit is een slimme methode om precies te bepalen hoe een motor met eekhoornkooi zich gedraagt voor verschillende taken. Deze classificatie van rotor maakt nog specifiekere inductiemotorontwerpen mogelijk.

Waarom staat de rotor scheef in sommige motoren met eekhoornkooi?

Als je naar een eekhoornkooirotor kijkt, zie je vaak dat de rotorstaven (en de rotorsleuven waarin ze zitten) niet helemaal parallel lopen met de motoras. In plaats daarvan staan ze een beetje schuin, of "scheef". Hiervoor zijn een paar uitstekende factoren. Een belangrijke factor voor de scheefstand is om de inductiemotor nog soepeler en stiller te laten draaien. Als de rotorstaven recht zouden zijn, kunnen ze tegelijkertijd de statortanden raken wanneer de rotor draait. Dit kan een schokkerige beweging en nog meer lawaai veroorzaken. Door de rotorstaven scheef te houden, komen ze geleidelijker in het elektromagnetische veld van de stator terecht. Dit helpt bij het verminderen van geluid en trillingen. Een ander voordeel van een scheefstand is dat het kan voorkomen dat de motor "vastloopt" bij bepaalde snelheden (een fenomeen dat cogging wordt genoemd), specifiek tijdens het starten van de motor. Het helpt ook om een veel gelijkmatiger koppel te bieden. Die lichte scheefstand in de rotorconstructie maakt dus een groot verschil in de prestaties van de inductiemotor.

Hoe verschilt een eekhoornkooirotor van een gewikkelde rotor of een rotor van een synchrone motor?

De eekhoornkooirotor is heel gebruikelijk, maar het is niet het enige type rotor voor een inductiemotor. Er is ook nog zoiets als een "gewikkelde rotor". Een gewikkelde rotor is anders omdat hij, in plaats van massieve rotorstaven, werkelijke opgerolde wikkelingen heeft, net als de statorwikkeling. Deze wikkelingen zijn vervolgens verbonden met sleepringen op de as. Borstels rijden op deze sleepringen , waardoor externe weerstanden kunnen worden gekoppeld aan het rotorcircuit . Dit geeft nog meer controle over de snelheid en het startkoppel van de motor . Een inductiemotor met gewikkelde rotor biedt dus meer snelheidsregeling, maar is veel complexer en duurder dan een inductiemotor met eekhoornkooi . Daarna is er de synchrone motor. De rotor van een synchrone motor is ook heel anders. Hij heeft meestal gedefinieerde magnetische polen, ofwel gemaakt door permanente magneten of door gelijkstroom te leveren aan een rotorwikkeling (opnieuw meestal met sleepringen). Het belangrijkste aspect van een synchrone motor is dat de rotor op exact dezelfde snelheid draait als het roterende elektromagnetische veld van de stator - hij werkt op een continue snelheid zonder slip bij een typische belasting. De rotor van een inductiemotor met eekhoornkooi heeft altijd enige slip. Ook een generator kan ontwerpen gebruiken die lijken op motorrotors, maar zijn functie is het opwekken van elektrische energie. Een kooirotor is eenvoudiger en robuuster dan deze andere rotortypes.

Is de rotor het enige geheime onderdeel van een inductiemotor? (Een blik op de stator).

Hoewel we ons eigenlijk veel hebben gericht op de fantastische eekhoornkooirotor , is het noodzakelijk om in gedachten te houden dat een inductiemotor nog een zeer integraal onderdeel heeft: de stator . De rotor is het draaiende deel, ja, maar de stator is het stationaire deel dat de rotor omgeeft . De rotor rust in de stator . De stator is eveneens gemaakt van laminaten om wervelstroomverlies te beperken. Hij heeft zijn eigen verzameling wikkelingen van geïsoleerde kabel, meestal van koper. Wanneer je een driefasige (of eenfasige voor kleinere motoren) wisselstroomvoeding op de statorwikkeling aansluit, produceert deze het draaiende elektromagnetische veld. Dit veld "genereert" het bestaande in de eekhoornkooirotor en zorgt ervoor dat deze transformeert. De stator en rotor werken dus samen als een team. De stator produceert het magische veld en de rotor reageert erop. Beide zijn nodig om de inductiemotor te laten werken. Het motorframe bevat zowel de stator als de rotor (inclusief de as). De interactie tussen het magnetische veld van de stator en de stroom die in de geleiders van de rotor wordt veroorzaakt, is de kern van hoe een inductiemotor werkt.

Wat maakt de eekhoornkooi inductiemotor zo populair en betrouwbaar?

Het belangrijkste is hun eenvoudige en robuuste rotorconstructie. De eekhoornkooirotor heeft geen borstels (in tegenstelling tot sommige gelijkstroommotoren of gewikkelde rotormotoren), geen sleepringen (tenzij het een gespecialiseerde gewikkelde rotor is die soms contrasteert, maar echte inductiemotoren met eekhoornkooi hebben die niet) en geen bewegende elektrische contacten op de rotor zelf. Dit maakt hem echt betrouwbaar en betekent dat hij extreem weinig onderhoud nodig heeft. Omdat de constructie van de rotor eenvoudig is, door gebruik te maken van aluminium of robuuste koperen staven en eindringen, is hij ook goedkoper om te maken. Deze fase eekhoornkooi inductiemotoren (specifiek 3 fase eekhoornkooi inductietypes) zijn efficiënt, kunnen op een bijna continue snelheid draaien onder verschillende belastingen (hoewel er altijd wat slip is) en hebben een goed startkoppel voor tal van taken, vooral als ze ontwerpen gebruiken zoals de dubbele eekhoornkooi. Ze kunnen worden gemaakt in een aanzienlijke reeks maten, van kleine tot grote. Deze mix van betaalbaarheid, hoge betrouwbaarheid en goede efficiëntie is de reden waarom de motor met eekhoornkooi een werkpaard is in industrieën over de hele wereld. De rotorstijl is een groot deel van dat succes. Je kunt dit type inductiemotor op veel manieren installeren. Het feit dat de rotorwikkeling niet geïsoleerd hoeft te worden (omdat het gewoon staven zijn) vereenvoudigt de zaken ook. Veel elektromotoren kunnen ook worden ontwikkeld voor starten met verminderde spanning.