Der Käfigläufermotor ist ein Induktionselektromotor, dessen rotierender Teil oder Rotor aus einem Satz leitender Stangen besteht, die parallel zur axialen Richtung sind und in einer zylindrischen Form um die Achse angeordnet sind..
Diese Form erinnert an einen Käfig, wie er im alten nordamerikanischen Westen zum Fangen von Eichhörnchen verwendet wurde, daher der Name. Sie sind außerdem am wirtschaftlichsten, langlebigsten und wartungsärmer, da ihnen im Rotor Kohlenstoffe, Bürsten oder Kollektoren fehlen, die nicht elektrisch an eine externe Stromquelle angeschlossen werden müssen..
Die ersten Drehfeldmotoren wurden zwischen 1885 und 1886 von zwei großen elektrischen Genies unabhängig voneinander entwickelt: Galileo Ferraris und Nikola Tesla. Diese Motoren waren die Vorgänger der heutigen Käfigläufermotoren..
Der Käfigläufermotor hat Wechselstrom, der dreiphasig, zweiphasig oder einphasig sein kann. Je nach Art der Stromversorgung kann das Design geringfügig variieren, das Funktionsprinzip ist jedoch immer dasselbe..
Das Funktionsprinzip basiert auf der Erzeugung eines rotierenden Magnetfeldes in der Mitte des Motors durch eine statische Wicklung an seinem Umfang, die mit Wechselstrom gespeist wird..
Das rotierende Magnetfeld induziert Ströme in den Stäben, aus denen der Rotorkäfig besteht, und diese Ströme erzeugen wiederum ein sekundäres Magnetfeld, das mit dem Primärfeld interagiert und ein Drehmoment oder Moment am Rotor erzeugt..
Der Schlüssel zum Betrieb liegt in der Erzeugung eines rotierenden Magnetfeldes senkrecht zur Rotationsachse. Dieses Drehfeld übt eine Torsionsmagnetkraft auf die Längsstäbe des Käfigs aus, wenn Strom fließt..
Um den Strom in den leitenden Stäben parallel zur Rotationsachse des Käfigs zu erzeugen, ist keine externe Stromquelle erforderlich, da das Drehfeld selbst durch magnetische Induktion einen Strom auf den Käfigstäben induzieren kann..
Solange es einen Unterschied zwischen der Drehzahl des Magnetfeldes und der Drehzahl des Rotors gibt..
Käfigläufermotoren können entweder dreiphasig oder einphasig sein. Im Fall des Dreiphasenmotors, dh des Motors, der mit dreiphasigem Wechselstrom arbeitet, liegt jede Phase um 120 ° vor der vorherigen, dh um ein Drittel einer Periode..
In jedem Elektromotor gibt es zwei Teile:
Im Stator befindet sich eine Packung gerillter und emaillierter Bleche (um Wirbelströme oder Wirbelströme zu vermeiden) und eine hohe magnetische Permeabilität.
Die mit Isolierlack bedeckten Kabel verlaufen durch die Nut und bilden mindestens drei Wicklungen oder Spulen, die um 120 ° phasenverschoben sind. Die drei Spulen werden mit dreiphasigem Wechselstrom gespeist, und jede Phase ist gegenüber der vorherigen ebenfalls um 120 ° vorgerückt..
Zu jedem Zeitpunkt ergibt die Überlagerung der Magnetfelder ein resultierendes Feld senkrecht zur Drehachse des Motors. Mit fortschreitender Zeit behält das kombinierte Magnetfeld der drei Spulen seine Amplitude bei, aber seine Richtung senkt sich immer senkrecht zur Drehachse und dreht sich mit einer Frequenz, die der des Wechselstroms entspricht, im Allgemeinen zwischen 50 und 60 Hz..
Besteht aus zwei leitenden Ringen, die durch acht oder mehr leitende Längsstäbe parallel zur Drehachse verbunden sind.
Um zu verstehen, wie das Drehfeld ein Drehmoment auf den Käfig erzeugt, kann man sich einen minimalen Käfig vorstellen, der aus zwei diametral gegenüberliegenden Längsstäben besteht..
Wenn dieser Käfig ursprünglich in Ruhe ist und dank der elektromotorischen Kraft das durch ihn hindurchtretende Drehfeld eine Ladungsbewegung in jedem Stab induziert. Da die Stäbe jedoch an ihren Enden durch einen leitenden Ring kurzgeschlossen sind, wird ein Stromfluss zwischen den gegenüberliegenden Stäben hergestellt..
Wenn andererseits die Stäbe eine Bewegung relativ zum Statorfeld aufweisen, erscheint auf ihnen eine Kraft magnetischen Ursprungs, die als Lorentzkraft bekannt ist und senkrecht zum radialen Feld des Stators und zur Richtung des Stroms in jedem ist Bar..
Damit die Stangen mit Strom und Drehmoment versorgt werden, müssen sie eine Relativbewegung in Bezug auf das im Stator erzeugte radiale Magnetfeld aufweisen..
Daher ist die Drehzahl des Käfigs immer geringer als die des Magnetfeldes. Aufgrund dieser mangelnden Synchronität zwischen Rotor und Feld handelt es sich um einen Asynchronmotor.
Daher wird in jedem Stab ein Paar entgegengesetzter Kräfte erzeugt, die ein Drehmoment auf den vereinfachten Käfig erzeugen, und auf die gleiche Weise auf Käfige mit mehr als zwei Stäben..
Eine Verbesserung besteht darin, den Käfig in einen Satz laminierter und emaillierter Scheiben zu legen, die aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität wie Eisen bestehen..
Der Zweck besteht darin, die Intensität der Magnetfelder zu multiplizieren, die sowohl vom Stator als auch vom Rotor selbst erzeugt werden. Dank der Wechselwirkung zwischen diesen beiden Feldern wird das Drehmoment am Rotor erzeugt..
Die Erfahrung hat gezeigt, dass der Motor mit weniger Vibrationen ruhiger läuft, wenn die Käfigstangen zur Drehachse geneigt sind.
Bei höherer Belastung des Rotors nimmt auch die Geschwindigkeit des Gleitens des Rotors relativ zur Drehzahl des Magnetfelds des Stators zu. Daher werden die maximalen Ströme und die maximalen Drehmomente erzeugt, wenn der Rotor blockiert ist, weshalb der überlastete Motor eine Überhitzung und damit eine Beschädigung der Isolierlacke und -lacke der Spulen und der Platten, aus denen die Kerne des Stators bestehen, erleiden kann und Rotor.
Dreiphasen-Käfigläufermotoren werden für industrielle Anwendungen bevorzugt. Sie werden weniger für Haushaltszwecke empfohlen, bei denen der asynchrone Einphasenmotor bevorzugt wird, da der Dreiphasenstrom im Allgemeinen keine Wohnhäuser erreicht.
Käfigläufermotoren werden für Kreiselpumpen bevorzugt.
Sie eignen sich auch ideal für große Drehmaschinen und Mühlen sowie für Branchen, in denen Förderbänder und Gebläse benötigt werden..
Diese Motortypen sind für die Schwerindustrie der Matrizen und Blechscherung geeignet.
Käfigläufermotoren haben gegenüber anderen Arten von Elektromotoren zahlreiche Vorteile:
Unter den Hauptnachteilen können erwähnt werden:
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