Typen von Einphasen-Induktionsmotoren | Einphasen-Induktionsmotor-Schaltplan

Einphasen-Induktionsmotoren werden traditionell in Haushaltsanwendungen wie Deckenventilatoren, Klimaanlagen, Waschmaschinen und Kühlschränken verwendet. Diese Motoren bestehen aus Spaltphasen-, Spaltpol- und Kondensatormotoren.

Ein Wechselstrommotor ist ein elektromechanisches Gerät, das elektrische Energie in mechanische Bewegung umwandelt, indem es den Elektromagnetismus und die Änderung der Frequenz und der Spannungen nutzt, die vom Versorgungsunternehmen oder der Motorsteuerung erzeugt werden.

Wechselstrommotoren sind das Herzstück des Stromverbrauchs in der Welt, weil sie so viel und mit sehr wenig menschlichem Eingriff leisten. Der Wechselstrommotor ist bei weitem der einfachste und billigste Motor, der in der Industrie verwendet wird.

Abbildung 1: Motorstator und Rotor

Es gibt nur wenige Teile, aus denen ein Wechselstrommotor besteht. Solange sie innerhalb ihrer Betriebseigenschaften bleiben, können sie bis zu 100 Jahre lang mit nur geringer Wartung laufen. Die Hauptbestandteile des Wechselstrommotors sind der Rotor und der Stator, wie in Abbildung 1 dargestellt.

Der Rotor ist ein rotierender Teil des Wechselstrommotors, der von einem Lagersatz gestützt wird, um eine einwandfreie Drehung zu ermöglichen, der sich im Inneren der Endglocken befindet. Die Lager werden in die Endglocken gepresst, die mit einem Schmiermittel gefüllt sind, um eine flüssige Bewegung zu ermöglichen.

Der Stator ist der feste oder stationäre Teil des Motors, in dem die Endglocken befestigt sind und die Wicklungen um die laminierten Eisenbleche gewickelt sind, die bei Erregung der Spule ein elektromagnetisches Drehfeld erzeugen.

Motoren sind sehr vielseitige elektromechanische Komponenten, da sie so dimensioniert, konfiguriert und konstruiert werden können, dass sie sich jeder Situation anpassen oder jede Aufgabe erfüllen. Ein großer Prozentsatz der in der Industrie verwendeten Motoren sind einphasige und dreiphasige Motoren, wie in Abbildung 2 zu sehen ist.

Abb.2: Dreiphasen-Induktionsmotor (Bild mit freundlicher Genehmigung: Wikipedia)

Einphasen-Induktionsmotoren

Ein Einphasen-Induktionsmotor ist ein Elektromotor, der mit einer einzigen Wechselstrom-Wellenform arbeitet. Einphasige Induktionsmotoren werden in Wohngebäuden für Wechselstrom-Motorgeräte in Ein- oder Mehrfamilienhäusern eingesetzt. Es gibt drei Arten von Einphasen-Induktionsmotoren, nämlich Spaltpol-, Spaltphasen- und Kondensatormotoren.

Spaltpolmotor

Spaltpolmotoren, wie in Abbildung 3 zu sehen, sind Einphasen-Induktionsmotoren, die kleine Kühlgebläse in Kühlschränken und Computern betreiben. Sie gehören zur Familie der Induktions-Käfigläufermotoren, die in begrenzten Anwendungen eingesetzt werden, die weniger als eine 3/4-PS-Leistung erfordern und normalerweise zwischen 1/20 und 1/6 PS liegen.

Die schwerste Last, die ein Spaltpolmotor drehen kann, ist ein Bauteil, das sehr leicht ist und sich in geringer Dichte drehen kann. Wenn Spaltpolmotoren kaputt gehen, werden sie normalerweise in den Papierkorb geworfen und ein neuer wird gekauft.

Abbildung 3: Spaltpolmotor

Abbildung 4: Spaltpolmotor-Schaltplan

Die Statorpole sind mit einer zusätzlichen Wicklung in jeder Ecke ausgestattet, die als Schattenwicklung bezeichnet wird, wie in Abb.4 dargestellt. Diese Wicklungen haben keinen elektrischen Anschluss für den Start, sondern nutzen den induzierten Strom, um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen.

Die Polstruktur des Spaltpolmotors ermöglicht die Entwicklung eines magnetischen Drehfelds durch Verzögerung des Aufbaus des magnetischen Flusses. Ein Kupferleiter isoliert den schattierten Teil des Pols und bildet eine vollständige Windung um ihn herum. Im abgeschirmten Bereich nimmt der magnetische Fluss zu, wird aber durch den in der Kupferabschirmung induzierten Strom verzögert. Magnetic flux in the unshaded portion increases with the winding current forming a rotating field.

Split Phase Motor

A split phase induction motor is a single phase induction motor that has two windings called the run winding and a secondary start winding and a centrifugal switch as shown in figure 6. Split phase motors usually operates at 1/20 HP TO 1/3 HP.

These squirrel cage motors are a step above the shaded pole motors, because they can to a little more work with a heavier load attached to the shaft of the rotor.

Fig.5: Split Phase Motor

Abbildung 6: Split-Phase-Motor-Schaltplan

Der Split-Phase-Motor kann in Anwendungen eingesetzt werden, die 1/20 PS bis 1/3 PS erfordern, d.h. er kann alles drehen, von den Flügeln eines Deckenventilators, Waschmaschinenwannen, Gebläsemotoren für Ölöfen und kleine Pumpen.

Der Zentrifugalschalter ist ein normalerweise geschlossenes Steuergerät, das mit der Startwicklung verdrahtet ist. Der Zweck dieser Konfiguration ist, dass die Startwicklung des Motors aus dem Stromkreis genommen wird, sobald der Motor 75 bis 80 % seiner Nenndrehzahl erreicht. Obwohl dieser Motor als zuverlässig gilt, ist der Fliehkraftschalter ein bewegliches Teil, das manchmal nicht wieder einrastet, wenn der Motor aufhört, sich zu drehen.

Wie Spaltphasenmotoren funktionieren

• Um einen Spaltphasenmotor zu starten, müssen die Start- und die Laufwicklung parallel geschaltet werden
• Bei 75 % der vollen Drehzahl öffnet sich der Fliehkraftschalter und trennt die Startwicklung.
• Da die Startwicklung vom Stromkreis getrennt ist, wird der Motor über die Laufwicklung betrieben.
• Um einen Spaltphasenmotor bei 40% Volllastdrehzahl stromlos zu machen, schließt sich der Fliehkraftschalter. Dadurch wird der Motor ausgeschaltet.

Kondensatormotoren

Einphasen-Kondensatormotoren sind die nächste Stufe in der Familie der Einphasen-Induktionsmotoren. Kondensatormotoren enthalten dieselbe Start- und Laufwicklung wie ein Spaltphasenmotor, mit Ausnahme des Kondensators, der dem Motor beim Anlaufen oder während des Betriebs ein höheres Drehmoment verleiht. Die Aufgabe des Kondensators besteht darin, die Spannung in das System zurückzuspeisen, wenn keine Spannung erzeugt wird, und die Sinuswelle eines einphasigen Systems zu erzeugen.

In einem einphasigen Wechselstromsystem gibt es nur eine Spannungswellenform, und während eines Zyklus der kranken 60 cps, die zur Erzeugung der Spannung erforderlich sind, wird an zwei Punkten keine Spannung erzeugt. Es ist die Aufgabe des Kondensators, diese Lücke zu füllen, so dass der Motor immer eine Spannung sieht, was bedeutet, dass ein großes Drehmoment erzeugt wird, wenn der Motor läuft.

Die drei Arten von Kondensatormotoren sind Kondensatorstart-, Kondensatorlauf- und Kondensatorstart- und -laufmotoren.

Kondensator-Start-Induktionsmotor

Kondensator-Start-Induktionslauf-Motoren, wie in Abbildung 7 zu sehen, sind einphasige Induktionsmotoren, bei denen der Kondensator in Reihe mit der Startwicklung und dem Zentrifugalschalter des Motors geschaltet ist. Diese Konfiguration verleiht dem Motor eine hohe Startleistung, aber die Anwendung benötigt während der Laufzeit nicht viel Leistung. Während der Laufzeit spielt die Trägheit der Last eine große Rolle für den Motorbetrieb, und wenn es ein Problem mit dem Motor gibt, liegt das meist an einem defekten Kondensator. Der Motor dreht sich in der Regel nur, wenn eine äußere Kraft die Welle antreibt; ist er einmal gestartet, arbeitet er so lange einwandfrei, bis die Stromzufuhr zum Motor unterbrochen wird.

Motoren mit Kondensatorstart finden sich im Allgemeinen in Wechselstromgeräten, großen Gebläsemotoren und Kondensatorlüftern. Der Kondensator dieser Motoren ist manchmal in den Motor eingebaut oder weit vom Motor entfernt, was vor allem den Austausch erleichtert.

Abb.7: Capacitor Start Motor

Capacitor Motor Operation

• Has a start winding, run winding, and centrifugal switch that opens at 60 to 80% full load speed, as seen in figure 8.
• The start winding and the capacitor are no longer in use once the centrifugal switch opens, as seen in figure 9.
• The capacitor is only used for high torque starting.

Fig.8: Start Capacitor

Fig.9: Centrifugal Switch

Capacitor Run Induction Motor

Capacitor run induction motors, as seen in figures 10 and 11, are much like the capacitor start induction run with the exception of the start winding and run winding stay in the circuit at all times. This type of motor requires low starting torque but needs to keep a constant torque while running. This type of motor can sometimes be found in the air-conditioning compressor. The start winding is permanently connected to the capacitor in series.

Fig.10: Capacitor Run Motor

Fig.11: Capacitor Run Motor

Capacitor Run Operation

• Uses a lower rated capacitor because the capacitor is in the circuit at full load speed at all times.
• Used for higher running torque.

Capacitor Start-Capacitor Run Induction Motor

Capacitor start capacitor run induction motors are single phase induction motors that have a capacitor in the start winding and in the run winding as shown in figure 12 and 13 (wiring diagram). This type of motor is designed to provide strong starting torque and strong running for applications such as large water pumps.

Fig.12: Capacitor Start and Capacitor Run Motor

Fig.13: Capacitor Start-Capacitor Run Motor Wiring Diagram

Capacitor Start-Capacitor Run Motor Operation

• Consist of two capacitors
• One capacitor is connected in series with the start winding; the other capacitor is connected in series with the run winding.
• Both capacitors have different values.
• Capacitor start and run motor has the same starting torque and higher running torque because there is more capacitance.
• Larger value capacitor to start, and lesser value capacitor to run.