Wat is een driefasige elektromotor? Hoe het werkt, start en op maat wordt gemaakt

Wat een driefasige elektromotor is, in duidelijke bewoordingen

Een driefasige elektromotor is een roterende machine die driefasige elektrische energie omzet in mechanische energie met behulp van drie statorwikkelingen en een rotor die geïnduceerd of magnetisch vergrendeld is. Niets van buitenaf volgt deze wikkelingen. Het aanbod zelf veroorzaakt de rotatie.

Op een 50 Hz-systeem bereikt elke fase zijn positieve piek 6,67 milliseconden na de voorgaande. De drie velden vormen samen één magnetisch veld dat met synchrone snelheid rond de statorboring beweegt, berekend als 120 keer de voedingsfrequentie gedeeld door het aantal polen. De frequentie en het aantal polen bepalen de snelheid, niet de motorgrootte en niet de belasting.

Het aantal polen verandert ook de framegrootte en het koppel per ampère. Een 8-polige motor met hetzelfde vermogen levert meer koppel bij een lager toerental en is dus groter, zwaarder en duurder dan een 4-polige motor met hetzelfde vermogen. Die afweging is de drijvende kracht achter de meeste selectiebeslissingen, lang voordat de efficiëntieklasse ter discussie komt.

Hoe het roterende veld de rotor draait: slip-, koppel- en rotortypen

De rotor draait omdat het roterende statorveld stroom in de rotorgeleiders induceert, en de kracht tussen die stroom en het veld koppel produceert. De rotor kan het veld nooit helemaal pakken, en het snelheidsverschil tussen de twee wordt slip genoemd.

Slip wordt uitgedrukt als een percentage van de synchrone snelheid. Een 4-polige motor op 50 Hz heeft een veldsnelheid van 1.500 tpm; als hij onder belasting 1.455 tpm draait, bedraagt ​​de slip 3 procent. Standaard industriële motoren zitten tussen de 1 en 5 procent bij volledige belasting, met grote machines aan de lage kant en kleine aan de hoge kant. Slip is ook wat een inductiemotor zelfregulerend maakt: voeg belasting toe, de rotor vertraagt ​​een beetje, meer flux snijdt de rotorgeleiders af en het koppel stijgt totdat de twee weer in evenwicht zijn.

Als je de mechanica dieper wilt ingaan, hoe een eekhoornkooimotor koppel opbouwt loopt stap voor stap door de huidige paden.

Driefasige inductiemotor met hoog rendement uit de IE4-serie Voor lezers die vervangingsmotoren vergelijken: deze IE4-serie omvat frames van H80–355 mm en algemene industriële ventilator-, pomp- en compressortaken. Bekijk Product →

Lees het typeplaatje voordat u een vervanging bestelt

Elke waarde die nodig is om overeen te komen met een vervangende motor staat op het typeplaatje gestempeld, en het overslaan van een waarde is de meest voorkomende reden dat een technisch correcte motor binnen een paar maanden defect raakt.

Wanneer de plaat onleesbaar is, bepalen drie metingen het grootste deel:

• Meet de asdiameter en de afstand tussen de bevestigingsgaten om de framegrootte te bepalen.
• Tel de voedingsgeleiders, want een driefasige motor heeft drie lijndraden plus aarde en geen condensator.
• Lees de stroom af met een stroomtang bij een bekende belasting en vergelijk deze met de verwachte waarde voor die classificatie.

Hoe een driefasige elektromotor start en wat hij uit het elektriciteitsnet haalt

Een driefasige inductiemotor, die direct online wordt gestart, trekt 6 tot 8 keer de stroom bij volledige belasting totdat hij snelheid bereikt. Die piek, en niet de lopende stroom, bepaalt meestal de kabelgrootte, beveiligingsinstellingen en de startmethode.

Bij stilstand gedraagt ​​de rotor zich als een kortgesloten secundaire transformator, waardoor de impedantiebegrenzingsstroom zeer laag is. Naarmate de snelheid stijgt, neemt de slip af, daalt de rotorfrequentie en daalt de stroom terug naar de nominale waarde.

Een frequentieregelaar verlaagt de startstroom tot ongeveer 100 tot 150 procent van de stroom bij volledige belasting en levert het volledige koppel vanaf nul toeren. Die taak is moeilijker voor isolatie en koeling dan een start met een vast toerental, dus toepassingen met invertervoeding horen thuis bij een motor die ervoor is gebouwd in plaats van op een standaardframe met een vastgeschroefde aandrijving.

Driefasige inductiemotor met variabele frequentie uit de YPT-serie Deze YPT-serie is gebouwd voor industriële aandrijvingen met invertervoeding en biedt H80-355 mm-frames, IC416- of IC411-koeling en 5-100 Hz-werking. Bekijk Product →

Efficiëntieklassen: wat IE3 en IE4 in de praktijk veranderen

IE3 en IE4 zijn niveaus met minimale efficiëntie, gedefinieerd in IEC 60034-30-1, en de kloof daartussen lijkt procentueel klein totdat de motor duizenden uren per jaar draait.

Voor een motor van 7,5 kW wordt door de overstap van IE3 naar IE4 het ingangsvermogen verlaagd van ongeveer 8,30 kW naar ongeveer 8,12 kW, een besparing van ongeveer 0,18 kW. Ruim 4.000 draaiuren is dat zo’n 720 kWh per jaar, waarmee de meerprijs normaliter binnen twee tot vier jaar wordt terugverdiend, terwijl elektriciteit meer dan 0,10 USD per kWh kost. Boven een paar honderd kilowatt verandert de berekening van karakter, omdat de aandrijving overschakelt naar middenspanning en de ontwerpbeperkingen verschuiven naar isolatie, koeling en startstroom. Er bestaan hoogspanningsmachines in de families Y, YKK, YR en YKS precies voor die band, en hun selectiegegevens worden gepubliceerd in de hoogspanningsmotorcatalogus .

Waar een driefasige elektromotor past en waar niet

Driefasige motoren dekken bijna elke industriële belasting boven ongeveer 0,75 kW, en enkelfasige ontwerpen blijven alleen gebruikelijk daaronder of waar geen driefasige voeding bestaat.

Typische taken omvatten pompen, ventilatoren, compressoren, transportbanden, mixers, brekers en spindels van werktuigmachines in de mijnbouw, metallurgie, cement, aardolie, chemicaliën, energie, waterbehandeling en maritieme installaties. In gevaarlijke gebieden moet hetzelfde driefasige ontwerp worden gebouwd volgens een gecertificeerd beveiligingsconcept, ofwel drukvast Ex d met gecontroleerde vlampaden of verhoogde veiligheid Ex e met versterkte isolatie en aansluitafstanden. Shanghai Pinxing Explosion-proof Motor Co., Ltd., gevestigd in Shanghai, produceert YBX3- en YBX4 explosieveilige laagspanningsmotoren naast drukvaste hoogspanningsseries voor kolen-, petrochemische en maritieme diensten, met export naar meer dan 40 landen.

YBX4-serie explosieveilige laagspanningsmotor Voor gevaarlijke omgevingen is deze drukvaste motor geschikt voor frames van H80-355 mm en 0,75-355 kW, met IP55-bescherming voor pompen, ventilatoren, compressoren en brekers. Bekijk Product →

De echte grenzen van de technologie zijn het waard om duidelijk te worden vermeld:

• Een driefasige motor kan niet draaien op een enkelfasige voeding zonder een faseomvormer of een aandrijving die geschikt is voor eenfasige ingang, en als dat wel het geval is, moet de motor worden verlaagd.
• De snelheid wordt bepaald door de frequentie en het aantal polen, tenzij er een aandrijving of een wikkeling met twee snelheden wordt toegevoegd.
• Het gebruik van de omvormer zorgt voor spanningsbelasting op de wikkeling, dus een standaardmotor heeft mogelijk isolatie van omvormerkwaliteit nodig.

Beoordelen casestudies van toepassingen uit vergelijkbare industrieën is een snelle manier om een framegrootte en beschermingsniveau te bevestigen voordat een inkooporder wordt geplaatst.

Veelgestelde vragen over 3-fase elektromotoren

Kan een driefasige elektromotor op een enkelfasige voeding werken?

Niet direct. Een statische of roterende faseomzetter, of een aandrijving met eenfasige ingang, kan hem aandrijven, maar de motor moet worden afgesteld omdat de derde tak wordt gesynthetiseerd in plaats van gevoed. Verwacht een bruikbare output van ongeveer 50 tot 60 procent van het nominale vermogen op een statische omvormer, en raadpleeg de handleiding van de drive voordat u bestelt.

Wat is het verschil tussen een 2-polige en een 4-polige driefasenmotor?

Het aantal polen stelt de synchrone snelheid in: 3.000 tpm bij 50 Hz voor twee polen, tegen 1.500 tpm voor vier. Een 2-polige motor met hetzelfde vermogen is kleiner en goedkoper, maar produceert minder koppel en draait sneller, dus geschikt voor pompen en ventilatoren. Het 4-polige ontwerp domineert de algemene industriële taak en precies dat evenwicht.

Hoe weet ik of een motor driefasig is?

Kijk naar de kabels en het naamplaatje. Een driefasige motor heeft drie lijngeleiders plus aarde en geen condensator, terwijl een enkelfasige motor een condensator en een start- of bedrijfswikkeling heeft. De spanningsinvoer regelt dit meestal ook, aangezien een driefasige industriële classificatie 400 V of 690 V aangeeft in plaats van 230 V.

Wat betekent slip bij een driefasige elektromotor?

Slip is het verschil tussen de synchrone snelheid en de werkelijke rotorsnelheid, uitgedrukt als percentage van de synchrone snelheid. Een 4-polige motor die draait op 1.450 tpm op een voeding van 50 Hz heeft een slip van ongeveer 3,3 procent bij volledige belasting. Een plotselinge stijging ruim boven de 5 procent wijst meestal op overbelasting, een defect lager of een wikkelprobleem.