Inductiemotor met schaduwpolen: Hoe een eenvoudige schaduw op de polen uw toepassing aandrijft

Heb je je ooit afgevraagd wat de kleine ventilator op je bureau doet draaien? Of hoe een eenvoudige motor in een speelgoedtrein werkt? Het antwoord is vaak een slim klein apparaatje. Het wordt een inductiemotor met schaduwpolen genoemd.

Dit artikel is voor jou. Het helpt je te begrijpen hoe alledaagse dingen werken. We zullen de schaduwpoolinductiemotor in eenvoudige onderdelen uitleggen. Je leert over de eenvoudige constructie. Je leert hoe de "schaduw" op de polen hem laat draaien. Je leert ook voor welke toepassingen hij wordt gebruikt. Na het lezen zul je het geweldige idee achter deze kleine maar belangrijke motor begrijpen.

Wat is een inductiemotor met schaduwpolen eigenlijk?

Een inductiemotor met gearceerde pool is een heel eenvoudig type eenfasige inductiemotor. Andere motoren hebben speciale onderdelen nodig om te starten, maar deze niet. Hij kan uit zichzelf starten. Dit maakt het een zelfstartende motor. Hierdoor is hij perfect voor kleine dingen die niet veel geld kosten. Het geheim van het starten zit hem in iets speciaals aan de polen.

De naam zegt er veel over. Het is een "inductiemotor". Dit betekent dat hij een magnetisch veld gebruikt om de rotor te laten draaien. De rotor is het deel dat draait. Er is geen directe elektrische draad die ze verbindt. Het belangrijkste onderdeel is de "gearceerde pool". Elke pool in de motor is bedekt met een klein gedeelte. Deze bedekking, of "kap", is een koperen ring. Deze eenvoudige afscherming zorgt ervoor dat het geheel werkt. De inductiemotor met schaduwpool toont een heel slimme en eenvoudige manier om dingen te maken.

Dit type motor wordt een schaduwpoolinductiemotor genoemd vanwege dit speciale deel op de polen. De schaduw is geen echte schaduw van licht. Het is een elektrisch soort schaduw. Het zorgt ervoor dat het magnetische veld in dat deel van de pool vertraging oploopt. Deze vertraging is de sleutel om de motor te laten bewegen. We zullen nader bekijken hoe deze eenvoudige schaduw op de polen een draaiende kracht creëert. De inductiemotor met schaduw op de polen is erg interessant.

Hoe is de constructie van een gearceerde poolmotor zo eenvoudig?

De manier waarop een inductiemotor met schaduwpolen is gebouwd, is een van zijn beste eigenschappen. De constructie bestaat uit heel weinig onderdelen. Hierdoor is hij goedkoop te maken. Hij werkt ook lang. De belangrijkste onderdelen zijn de stator en de rotor. De eenvoudige constructie is de reden waarom hij in zoveel kleine machines wordt gebruikt.

De stator is het deel van de motor dat niet beweegt. De stator van de schaduwpoolmotor is gemaakt van dunne platen ijzer die samengeperst zijn. Dit is de kern. De kern heeft polen die uitsteken. Deze worden salientpolen genoemd. Om deze polen is een hoofdspoel van draad gewikkeld. Dit is de wikkeling. Wanneer je deze spoel aansluit op een wisselstroomvoeding, maakt hij een magnetische flux die verandert. Het belangrijkste deel van de stator is de "kap". Over een deel van elk van de polen is een gleuf gesneden. Een koperen ring, ook wel schaduwspoel genoemd, wordt in deze gleuf geplaatst. Deze ring geeft de schaduw voor de pool.

De rotor is het deel dat ronddraait. In een schaduwpoolmotor is de rotor meestal van het type eekhoornkooi. Dit betekent dat het een cilinder is van ijzeren platen waar koperen of aluminium staven doorheen lopen. Deze staven zijn aan beide uiteinden verbonden door ringen. De rotor heeft geen wikkelingen of borstels. Het is een heel eenvoudig en sterk onderdeel. De rotor draait door de manier waarop het magnetische veld van de polen werkt met de stroom die het creëert in de rotorstaven.

Wat bedoelen we met de 'schaduw' op de palen?

Als we "schaduw" op de palen zeggen, bedoelen we niet een schaduw van de zon. De "schaduw" is een kleine, enkele ring van koperdraad. Het kan ook een massief koperen ring zijn. Deze ring wordt om een klein deel van elk van de polen van de motor gewikkeld. Dit deel van de pool wordt het beschaduwde deel genoemd. Het andere deel van de pool is het onbeschaduwde deel.

Deze kap is een spoel van draad die met zichzelf verbonden is. Door de manier waarop elektriciteit en magneten werken, zal er, wanneer de magnetische flux van de hoofdspoel verandert, een elektrische stroom ontstaan in het koperen scherm. Deze nieuwe stroom creëert zijn eigen magnetische flux. Deze nieuwe flux duwt tegen de verandering in de hoofdflux in. De aanwezigheid van de schaduwspoel creëert een tweede magnetisch veld. Dit tweede veld loopt uit de pas met het eerste.

Je kunt het zo bekijken. De hoofdwikkeling maakt een magnetisch veld over de hele pool. Maar de kap duwt dit veld terug in zijn eigen kleine gebied. Deze "duw" is niet altijd hetzelfde. Het zorgt ervoor dat de magnetische flux in het beschaduwde deel later komt dan de flux in het onbeschaduwde deel. De schaduw zorgt dus voor een vertraging van het magnetische veld aan één kant van de pool. Deze kleine vertraging is het belangrijkste. De schaduw zorgt ervoor dat de motor werkt. De schaduw op de polen is het startgereedschap van de motor.

Hoe verschuift de flux over de polen om de motor te starten?

De speciale truc van de inductiemotor met schaduwpolen is hoe hij een bewegend magnetisch veld maakt met slechts één fase wisselstroom. De schaduw op de polen is de sleutel. Hierdoor "beweegt" de magnetische flux van de ene kant van de pool naar de andere. Deze bewegende flux werkt als een zwak draaiend magnetisch veld.

Dit is hoe de bewegende flux werkt om de motor te starten. Wanneer de wisselstroom in de hoofdwikkeling toeneemt, wordt de magnetische flux in de polen ook sterker. Deze verandering induceert een stroom in de schaduwspoel. De stroom in de schaduwspoel creëert een andere flux die tegen de hoofdflux duwt. Dit betekent dat de magnetische flux sterker is in het onbeschaduwde deel van de pool. Deze is zwakker in het beschaduwde deel van de pool.

Wanneer de hoofdflux op zijn hoogste punt is, stopt hij even met veranderen. Op dat moment doet de schaduwspoel heel weinig. De flux verspreidt zich over alle polen. Dan, als de hoofdflux zwakker begint te worden, maakt de schaduwspoel weer stroom om deze verandering tegen te gaan. Hij probeert de flux sterk te houden. Hierdoor wordt de flux sterker in het beschaduwde deel van de pool. Het uiteindelijke resultaat is dat het centrum van het magnetische veld beweegt. Het beweegt van het onbeschaduwde deel naar het beschaduwde deel van de pool. Deze beweging vindt steeds opnieuw plaats bij elke cyclus van de wisselstroomvoeding. Dit zorgt voor een zwakke draaikracht op de rotor, en deze kracht zorgt ervoor dat de rotor begint te draaien.

Wat is de volledige werking van deze palen?

Laten we eens kijken naar de volledige werking van een gearceerde poolmotor tijdens één cyclus van de wisselstroom. De manier waarop de magnetische flux over de polen beweegt, geeft de kracht om de rotor te laten draaien.

• Stap 1: De stroom gaat omhoog: De wisselstroom in de hoofdspoel wordt sterker. De magnetische flux van de polen neemt toe. De schaduwspoel maakt een flux die terugduwt. Dit duwt de hoofdflux naar het onbeschaduwde deel van de pool. Het magnetische veld is het sterkst op het onbeschaduwde deel.
• Stap 2: De stroom is op zijn hoogst: De wisselstroom is nu op zijn sterkst. Gedurende een zeer korte tijd veranderen de stroom en de flux niet. Er wordt geen stroom gemaakt in de schaduwspoel. De magnetische flux verspreidt zich over het hele oppervlak van de pool.
• Stap 3: De stroom neemt af: De wisselstroom begint zwakker te worden. De hoofdflux van de polen begint af te zwakken. Nu zal de schaduwspoel een stroom opwekken. Deze stroom probeert te voorkomen dat de flux verandert. Deze actie duwt de magnetische flux in het beschaduwde deel van de pool.

Deze cyclus gebeurt keer op keer. Het gebeurt 60 keer per seconde als je een 60Hz-voeding hebt. Het magnetische veld beweegt altijd over het oppervlak van de pool. Het beweegt van de onbeschaduwde kant naar de beschaduwde kant. Dit bewegende veld trekt de staven van de eekhoornkooirotor mee. Door deze trekkracht gaat de rotor draaien. Zo kan de motor starten en blijven draaien.

Waarom is het startkoppel van een inductiemotor met gearceerde polen zo laag?

Een van de belangrijkste dingen die je moet weten over een inductiemotor met gearceerde pool is dat hij een heel laag startkoppel heeft. Het aanloopkoppel is de draaikracht die een motor heeft als hij voor het eerst opstart. Deze zwakte komt door de manier waarop de motor gebouwd is.

Het roterende magnetische veld dat wordt gemaakt door de schaduw op de polen is geen echt, glad ronddraaiend veld. Het is meer een wiebelende of bewegende flux. Het tijdsverschil, of de hoek, tussen de flux in het beschaduwde deel en het onbeschaduwde deel van de polen is klein. Omdat dit veld zwak en niet glad is, is de kracht die het op de rotor uitoefent bij de start ook erg zwak.

Dit betekent dat een inductiemotor met gearceerde pool niet kan starten als hij wordt aangesloten op een zware taak. Hij is alleen geschikt voor taken waarbij het werk in het begin heel licht is. Een kleine ventilator of een kleine waterpomp zijn goede voorbeelden. Naarmate de motor versnelt, wordt er meer draaikracht geproduceerd door de hoofdactie van de eenfasige inductiemotor. Maar de eerste duw is altijd zacht. Het lage startkoppel is een groot nadeel dat je krijgt voor zijn eenvoudige ontwerp.

Wat is een veelvoorkomende toepassing voor een laagvermogen gearceerde poolmotor?

Je vindt de schaduwpoolinductiemotor in veel kleine dingen die je dagelijks gebruikt. Het is een populaire keuze voor elke toepassing die een kleine hoeveelheid vermogen nodig heeft en geen krachtige start. Dit komt omdat hij weinig geld kost, eenvoudig gebouwd is en lang werkt.

De meest voorkomende toepassing is in kleine ventilatoren. Denk bijvoorbeeld aan bureauventilatoren, ventilatoren die lucht uit badkamers trekken of de kleine ventilatoren die elektronica zoals projectoren of computers afkoelen. Dit zijn allemaal perfecte taken voor een schaduwpoolmotor. Een ventilatorblad heeft maar heel weinig vermogen nodig om te gaan draaien. Andere toepassingen zijn:

• Kleine pompen
• Luchtbevochtigers
• Winkelborden die draaien
• Speelgoed en platenspelers
• Klein gereedschap zoals blikopeners

Deze motoren zijn een soort motoren met een laag vermogen. Ze worden niet gebruikt voor grote klussen. Je vindt ze bijvoorbeeld niet in wasmachines of elektrisch gereedschap. Die machines hebben een veel hoger startkoppel en een beter rendement nodig. Maar voor elk klein apparaat dat alleen maar hoeft te draaien, is de inductiemotor met gearceerde polen vaak de beste keuze.

Kun je het vermogen van deze motoren verhogen?

Het is erg moeilijk om een inductiemotor met gearceerde polen veel krachtiger te maken. De manier waarop de motor is ontworpen beperkt zijn vermogen en efficiëntie. De methode die wordt gebruikt om de motor te starten, met de schaduw op de polen, verspilt veel energie.

Veel energie wordt omgezet in warmte en gaat verloren. Dit gebeurt vaak in de schaduwspoel. Dit verlies betekent dat de motor een zeer laag rendement heeft. Het rendement ligt vaak tussen 5% en 35%. De arbeidsfactor van dit motortype is ook erg laag. De arbeidsfactor vertelt je hoe goed de motor gebruik maakt van de elektrische energie die hij krijgt. Een lage power factor betekent dat er meer energie wordt verspild.

Je kunt kleine veranderingen aanbrengen aan de motor. Je kunt betere materialen gebruiken of de vorm van de polen of de schaduw veranderen. Maar je kunt van een schaduwpoolmotor geen heel sterke motor maken. Het is zijn taak om een eenvoudige, goedkope motor te zijn voor lage vermogensbehoeften. Als je meer vermogen of een beter rendement nodig hebt, gebruik je een ander type motor, zoals een condensator-startmotor. De schaduwpoolmotor is het beste in zijn soort: eenvoudige taken met een laag startvermogen.

Wat zijn de belangrijkste voor- en nadelen?

Zoals elk gereedschap heeft de inductiemotor met schaduwpool goede en slechte kanten. De goede kanten zijn de reden waarom hij zo gangbaar is. De slechte punten beperken de mogelijkheden.

Je krijgt één goed ding, maar je krijgt ook een slecht ding. Je krijgt een heel eenvoudig ontwerp en een lage prijs. Maar in ruil daarvoor krijg je een motor die niet erg goed presteert. Voor een kleine ventilator is dit een goede deal. Voor andere klussen zijn de lage efficiëntie en het lage startkoppel grote problemen.

Hoe beïnvloedt het aantal polen de werking van de motor?

Het aantal polen in een wisselstroommotor verandert de snelheid. Dit geldt ook voor een inductiemotor met gearceerde polen. De draaisnelheid van het magnetische veld wordt de synchrone snelheid genoemd. Deze snelheid wordt bepaald door twee dingen: de frequentie van de wisselstroom en het aantal polen.

Het verband is eenvoudig. Hoe meer polen, hoe langzamer de motor. De snelheid van de motor is omgekeerd evenredig met het aantal polen. Een tweepolige motor zal bijvoorbeeld sneller draaien dan een vierpolige motor, zelfs als ze dezelfde 60Hz stroom gebruiken. De werkelijke snelheid zal iets lager zijn dan de synchrone snelheid.

De meeste inductiemotoren met gearceerde polen hebben een tweepolig of vierpolig ontwerp. Door meer polen te gebruiken kan de motor soms soepeler draaien. Maar het maakt de constructie ook iets moeilijker. De keuze van het aantal polen hangt af van de snelheid die nodig is voor de taak. Het aantal polen is een belangrijk onderdeel van het ontwerp van de motor. De polen en de schaduw op de polen zorgen ervoor dat de motor werkt zoals hij doet.

Dingen om te onthouden

• Een schaduwpoolinductiemotor is een eenvoudige en goedkope wisselstroommotor die uit zichzelf kan starten.
• De constructie maakt gebruik van salientpolen, een hoofdspoel, een eekhoornkooirotor en een speciale kap.
• De "schaduw" is een koperen ring op een deel van elke pool. Deze creëert een tweede magnetische flux die iets later komt.
• Deze schaduw zorgt ervoor dat het magnetische veld over het oppervlak van de polen beweegt. Dit creëert een zwakke draaikracht om de motor te starten.
• Hij heeft een zeer laag startkoppel, een laag rendement en een lage vermogensfactor.
• Hij is geweldig voor klusjes met weinig vermogen, zoals kleine ventilatoren, pompen en andere apparaten die gemakkelijk te starten zijn.