7. Pyörivät sähkökoneet



Samankaltaiset tiedostot
4.3 Liikemäärän säilyminen

Fy07 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1 / 5

Intensiteettitaso ja Doplerin ilmiö

PD-säädin PID PID-säädin

LUKION FYSIIKKAKILPAILU avoimen sarjan vast AVOIN SARJA

Viikkotehtävät IV, ratkaisut

Pienjännitejohtoa voidaan kuvata resistanssin ja induktiivisen reaktanssin sarjakytkennällä.

SYNKRONIKONEET RELUKTANS- SIKONEET RM RM RM + >>L q. L d >>L q. Harjalliset -pyörivä PMSM upotetu magneetit

RATKAISUT: 3. Voimakuvio ja liikeyhtälö

( ) ( ) 14 HARJOITUSTEHTÄVIÄ SÄHKÖISET PERUSSUUREET SÄHKÖVERKON PIIRIKOMPONENTIT

12. ARKISIA SOVELLUKSIA

RATKAISUT: 17. Tasavirtapiirit

RATKAISUT: 8. Momentti ja tasapaino

KUINKA PALJON VAROISTA OSAKKEISIIN? Mika Vaihekoski, professori. Lappeenrannan teknillinen yliopisto

Aiheena tänään. Virtasilmukka magneettikentässä Sähkömagneettinen induktio. Vaihtovirtageneraattorin toimintaperiaate Itseinduktio

POSITIIVISEN LINSSIN POLTTOVÄLI

SMG-4500 Tuulivoima. Viidennen luennon aihepiirit YLEISTÄ ASIAA GENERAATTOREISTA

SMG-4500 Tuulivoima. Viidennen luennon aihepiirit YLEISTÄ ASIAA GENERAATTOREISTA

10 SÄHKÖKONEET, osa 1

S Piirianalyysi 2 Tentti

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Tilastollinen päättely II, kevät 2017 Harjoitus 4 Ratkaisuehdotuksia. Tehtäväsarja I

Harjoitustehtäviä kokeeseen: Sähköoppi ja magnetismi

MAOL-Pisteitysohjeet Fysiikka kevät 2004

Äänen nopeus pitkässä tangossa

S Piirianalyysi 2 2. välikoe

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Induktanssi ja magneettipiirit Sähkötekniikka/MV

1 Magneetin ympärillä on magneettikenttä Perustehtävät

1 LAMMIMUURIN RAKENNE JA OMINAISUUDET 2 2 KÄYTTÖKOHTEET 2 3 MUURITYYPIT 2 4 LASKENTAOTAKSUMAT Materiaalien ominaisuudet Maanpaine 3 4.

DEE Tuulivoiman perusteet

Kertausosa. 2. Kuvaan merkityt kulmat ovat samankohtaisia kulmia. Koska suorat s ja t ovat yhdensuuntaisia, kulmat ovat yhtä suuria.

10 Suoran vektorimuotoinen yhtälö

Magneettikenttä ja sähkökenttä

Kuva 8.1 Suoran virrallisen johtimen magneettikenttä (A on tarkastelupiste). /1/

7.lk matematiikka. Geometria 1. Janne Koponen versio 2.0

Luottamusmiehen / -valtuutetun valinta, asema ja oikeudet

Kertaustehtäviä. Luku 1. Physica 3 Opettajan OPAS

Sähkö ja magnetismi 2

b) Laskiessani suksilla mäkeä alas ja hypätessäni laiturilta järveen painovoima tekee työtä minulle.

Sähkömagneettinen induktio

Mat Sovellettu todennäköisyyslasku. Tilastolliset testit. Avainsanat:

S Fysiikka III (Est) Tentti

S Piirianalyysi 2 Tentti

Fysiikkakilpailu , avoimen sarjan vastaukset AVOIN SARJA

SMG-4200 Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto Harjoituksen 1 ratkaisuehdotukset

MAOL-Pisteitysohjeet Fysiikka kevät 2010

Viivakuormituksen potentiaalienergia saadaan summaamalla viivan pituuden yli

Luku 16 Markkinatasapaino

OPINTOJAKSO FYSIIKKA 1 OV OPINTOKOKONAISUUTEEN FYSIIKKA JA KEMIA 2 OV. Isto Jokinen Mekaniikka 2

Sähkömagnetismi. s. 24. t syyskuuta :01. FY7 Sivu 1

Sähköstatiikka ja magnetismi Sähkömagneetinen induktio

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio Sähkötekniikka/MV

Physica 9 1. painos 1(8) 20. Varattu hiukkanen sähkö- ja magneettikentässä

4. SÄHKÖMAGNEETTINEN INDUKTIO

Valuma-aluetason kuormituksen hallintataulukon vaatimusmäärittely

LUKION FYSIIKKAKILPAILU , ratkaisut PERUSSARJA

NAANTALI KARJALUOTO - PIRTTILUOTO ASEMAKAAVALUONNOS

S FYSIIKKA IV (ES), Koulutuskeskus Dipoli, Kevät 2003, LH2. f i C C. λ 2, m 1 cos60,0 1, m 1,2 pm. λi λi

Yleistä ebmpapst-puhaltimista - Kuvaus teknisistä tiedoista AC

DEE Sähkötekniikan perusteet

Tehtävä 1. TEL-1360 Sähkömoottorikäytöt Laskuharjoitus 4/2011

VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Jouko Esko n85748 Juho Jaakkola n Dynaaminen Kenttäteoria GENERAATTORI.

RATKAISUT: Kertaustehtäviä

Tilastotieteen jatkokurssi 8. laskuharjoitusten ratkaisuehdotukset (viikot 13 ja 14)

Sähkötekniikka ja elektroniikka

12. laskuharjoituskierros, vko 16, ratkaisut

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

Sähkötekniikka ja elektroniikka

33 SOLENOIDIN JA TOROIDIN MAGNEETTIKENTTÄ

JÄÄMEREN RAUTATIE ROVANIEMI-KIRKKONIEMI

ELEC-C4120 Piirianalyysi II 2. välikoe

... MOVING AHEAD. Rexnord Laatuketjut. Rullaketjut Rotary-ketjut Levykimppuketjut

SÄHKÖMOOTTORI JA PROPULSIOKÄYTTÖ

NIMI: LK: 8b. Sähkön käyttö Tarmo Partanen Ota alakoulun FyssaMoppi. Arvaa, mitä tapahtuu eri töissä etukäteen.

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Elektroniikka. Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist

Y56 Laskuharjoitukset 3 palautus ma klo 16 mennessä

Physica 7 Opettajan OPAS 1(29)

Magneettikenttä. Liikkuva sähkövaraus saa aikaan ympärilleen sähkökentän lisäksi myös magneettikentän

Kuva 22: Fraktaalinen kukkakaali. pituus on siis 4 AB. On selvää, että käyrän pituus kasvaa n:n kasvaessa,

SÄHKÖKÄYTÖT. Lappeenrannan teknillinen yliopisto Konetekniikan osasto Mekatroniikan ja virtuaalisuunnittelun laboratorio

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

RATKAISUT: 7. Gravitaatiovoima ja heittoliike

X 2 = k 21X 1 + U 2 s + k 02 + k 12. (s + k 02 + k 12 )U 1 + k 12 U 2. s 2 + (k 01 + k 21 + k 02 + k 12 ) s + k

Triathlon Training Programme 12-week Sprint Beginner

Mat Sovellettu todennäköisyyslasku A

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

Tämä sivu on jätetty tarkoituksella tyhjäksi kaksipuoleista tulostusta varten

Oikosulkumoottorikäyttö

Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio

SATE1040 Piirianalyysi IB kevät /6 Laskuharjoitus 5: Symmetrinen 3-vaihejärjestelmä

Luku 27. Tavoiteet Määrittää magneettikentän aiheuttama voima o varattuun hiukkaseen o virtajohtimeen o virtasilmukkaan

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

MAOL-Pisteitysohjeet Fysiikka kevät 2002

Potentiaali ja sähkökenttä: pistevaraus. kun asetetaan V( ) = 0

7. PYÖRIVÄN SÄHKÖKONEEN SUUNNITTELUN ETENEMINEN JA KONEEN OMI- NAISUUDET

d+tv 1 S l x 2 x 1 x 3 MEI Mallintamisen perusteet Harjoitus 6, kevät 2015 Tuomas Kovanen

Sulautettujen järjestelmien kilpailutehtävä

PT-36 Plasmarc-leikkausarvot

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

SÄHKÖASEMAN ENSIÖPUOLEN SUUNNITTELUSSA KÄYTETTÄ- VIEN LASKENTAMENETELMIEN KEHITTÄMINEN

Transkriptio:

Pyörivät ähkökoneet 7-1 7. Pyörivät ähkökoneet Mekaanien energian muuntamieen ähköenergiaki ekä ähköenergian muuntamieen takaiin mekaanieki energiaki käytetään ähkökoneita. Koneita, jotka muuntavat mekaanien energian ähköenergiaki, kututaan generaattoreiki. Koneita, jotka muuntavat ähköenergian mekaanieki energiaki, kututaan ähkömoottoreiki. Sähkömoottori on yleiin tehon tuottamieen käytetty kone. Sähkömoottoreita löytyy lähe kaikita nykyajan tuotteita, joilla aikaanaadaan mekaaninen liike. Ne ovat kekeinen oa nykypäivän arkielämää. Eimerkiki kotitaloukia jääkaapit, pakatimet, peukoneet, kuivaukoneet, ilmatointilaitteet, hiutenkuivaajat, tietokoneet, tulotimet, kellot, ähköiet hammaharjat, parranajokoneet, tuulettimet jne. käyttävät ähkömoottoreita. Teolliuudea ja elinkeinoelämää ähkömoottoreita käytetään kuljettimia, hieiä, puhaltimia, roboteia, aktuaattoreia, autoia, junia, lentokoneia, konepajoia, paperitehtaia, leipomoia, lääketeolliuudea jne. Eimerkiki tietokoneen kovalevyä on tyypillieti vähintään kaki ähkömoottoria ja tulotimea neljä. Sähkömoottorit kuluttavat noin kaki kolmaoaa tuotetuta ähköenergiata, ja lähe 100 % ähköenergiata tuotetaan generaattoreilla. Myö erilliiä laitteia, kuten autoia, junia ja lentokoneia, liikkeen tuottamieen ja valaitukeen tarvittava ähköenergia tuotetaan generaattoreilla. Sähkökoneiden koko vaihtelee valtavati. Elektroniikan piikomponenteille aennettujen moottorien paino on luokkaa 1 µg, ja Kiinaan tilatut uurimmat veivoimaloiden generaattorit painavat 7700 tonnia. Myö koneiden teho vaihtelee karkeati 1 µw:n ja 2 GW:n välillä.

Pyörivät ähkökoneet 7-2 Kuva 7.1 Sähkökonetyypit. 7.1 Epätahtikoneet 7.1.1 Pyörivä magneettikenttä Kolmivaiheiella vaihtovirralla voidaan tuottaa pyörivä magneettikenttä. Kuvaa 7.2 on eitetty ykinkertainen pyörivän ähkökoneen taattorin käämity, jolla voidaan tuottaa pyörivä magneettikenttä. Kuvaa olevien vaiheiden U, V ja W johdinvyyhdet ovat 120 kulmaa toitena uhteen. Kukin vyyhden ivut (auvat) kulkevat taattorin iäpinnan uraa päätä päähän ja takaiin taattorin vatakkaiella puolella. Vaihekäämien loppupäät U 2, V 2 ja W 2 on yhditetty toiiina, jolloin ne muodotavat tähtikytkennän. Vaihekäämien alkupäät yhditetään vaihejohtimiin, jolloin johdinilmukoihin kytketään ymmetrinen kolmivaiheinen jännite ja niiä kulkee ymmetriet kolmivaiheiet virrat yhtälön 7.1 ja kuvan 7.3 mukaieti. i i i U V W I I I max max max in t in t 120 in t 240. (7.1)

Pyörivät ähkökoneet 7-3 Kuva 7.2 Kolmivaihekäämityken ynnyttämä pyörivä magneettikenttä. 10 I U I V I W 5 0 kulma 5 yki jako -10 0 60 120 180 240 300 360 1 2 3 4 5 6 Kuva 7.3 Staattorin käämitykiä kulkevan ymmetriet kolmivaihevirrat ajan funktiona. Magnetomotorinen voima on amanvaiheinen käämiä kulkevan virran kana. Magneettipiirin reluktani kekittyy pääaiaa ilmaväliin raudan reluktanin ollea huomattavati pienempi kuin ilman reluktani. Ajanhetkellä 1 vaiheen U virta aa huippuarvona, joten myö käämin U magnetomotorinen voima aa huippuarvona, N î jonka uuruu uraväleiä 1-2-3-4 mentäeä taattorita roottoriin on. Tällöin 2 oletetaan, että magnetomotorinen voima kekittyy kokonaiuudeaan ilmaväliin. Vataavati mentäeä roottorita taattoriin uraväleiä 4-5-6-1, aa magnetomotorinen voima tämälleen yhtä uuren arvon. Vataavati aadaan vaiheen V oalta, että Nî magnetomotorinen voima aa uraväleiä 3-4-5-6 arvon mentäeä roottorita 4

Pyörivät ähkökoneet 7-4 taattoriin ja yhtä uuren arvon mentäeä taattorita roottoriin uraväleillä 6-1-2-3. Nî Vaiheen W ynnyttämä magnetomotorinen voima aa myö uravälillä 5-6-1-2 arvon 4 mentäeä roottorita taattoriin ja yhtä uuren arvon uraväleillä 2-3-4-5 mentäeä taattorita roottoriin. Kun laketaan yhteen eri uraväleiä vaikuttavat magnetomotoriet voimat ottamalla niiden uunnat huomioon ja levitetään ilmaväli taoon, aadaan kuvan 7.4 mukainen tulo. Kuva 7.4 Kolmivaihekäämityken ynnyttämä magnetomotorinen voima, magneettivuon tihey ja magneettivuo. Kuvan 7.2 taattorikäämity ynnyttää ilmaväliin kanttiaallon mukaien magnetomotorien voiman. Todelliea ähkökoneea vaihekäämin johdinkierroket jaetaan ueamman uran keken, jolloin magnetomotorieta voimata aadaan hyvin inimuotoinen. Jakamalla vaihekäämin johdinkierroket ueamman uran keken, ei magnetomotorinen voima vaihtele uraväleiä niin paljoa kuin yllä olevaa eimerkiä, vaan e nouee ja lakee pienin portain. Tällöin myö magneettivuon tihey ja magneettivuo ovat myö inimuotoiia ilmaväliä. Koka kolmivaiheiet vaihevirrat vaihtelevat inimuotoieti, yntyy näiden vaikutuketa pyörivä magneettikenttä, jonka uuruu vaihtelee inimuotoieti ilmaväliä. Kuvaa 7.5 on eitetty kuvaan 7.3 merkittyjen ajanhetkien 1-6 kokonaivuot. Magneettivuo kulkee taattoriraudan kautta ilmaväliin, minkä jälkeen e kulkee roottoriraudan ja uudelleen ilmavälin kautta takaiin taattorirautaan. Symmetrinen kolmivaihevirta ynnyttää ymmetrieä kolmivaihekäämitykeä pyörivän ja vakiona pyyvän magneettikentän, joka on aina kohtiuoraa en käämin taoa vataan, joa virralla on huippuarvo. Magneettikentän pyöriminopeu on uoraan verrannollinen vaihtovirran taajuuteen. Magneettikenttä pyörähtää täyden kierroken jokaien vaihtovirran jakon aikana.

Pyörivät ähkökoneet 7-5 Kuva 7.5 Staattoriin magneettivuo ajanhetkillä t 1 - t 6.

Pyörivät ähkökoneet 7-6 7.1.2 Napapariluku ja pyöriminopeu Pyöriminopeulle n (kierrota ekunnia) ja vaihtovirtajärjetelmän taajuudelle f (tahtinopeu) on voimaa yhtälön 7.1 mukainen yhtey, miä p on napapariluku. Napapariluku on napojen lukumäärää jaettuna kahdella. Kakinapaiea ähkökoneea on vaihetta kohti yki käämivyyhti, joka ynnyttää magneettien pohjoi- ja etelänavan. f n. (7.1) p Tyypillieti pyöriminopeu n ilmoitetaan ykiköiä kierrota minuutia (engl. rpm, rotation per minute). Verkon taajuuden ollea 50 Hz on ähkömoottorin pyöriminopeu 3000 kierrota minuutia (3000 rpm). Kuvan 7.2 ähkökonetta kututaan kakinapaieki, koka yhtä ähköjärjetelmän vaihetta kohden koneea on kaki napaa eli kukin vyyhti aikaanaa magneettien pohjoi- ja etelänavan. Mikäli kukin vaihe käämitään taattoria kahdelle vyyhdelle ymmetrieti kuvan 7.6 mukaieti (eim. a1 a' 1 ja a2 a' 2 ), kututaan moottoria nelinapaieki. Nelinapaien ähkökoneen ykityikohtaiempi tarkatelu menee amalla periaatteella kuin kakinapaien koneen yhteydeä. Nyt vaiheiden välinen mekaaninen kulma on 60 ja yhden vaihtovirtajakon aikana vuo pyörähtää vain kulman 180. Tätä euraa, että magneettivuon pyörähtämieen täydet 360 tarvitaan kaki vaihtovirtajakoa. Nelinapaien moottorin pyöriminopeu on iten puolet kakinapaien ähkökoneen pyöriminopeudeta. Eimerkiki nelinapaien 50 Hz:n ähköverkkoon kytketyn kolmivaihemoottorin pyöriminopeu on 1500 kierrota minuutia. Kuva 7.6 Nelinapaien ähkökoneen käämityken periaatekuva, joa kutakin kolmivaihejärjetelmän vaihetta kohden on kaki käämivyyhtiä. Magneettikenttä pyörähtää yhden jakon aikana 1/p kierrota, joka vataa

Pyörivät ähkökoneet 7-7 käämivyyhtien kahta napajakoa 2. Kaki napajakoa vataa kulmana aina inimuotoien virran kulmaa 360 = 2 rad. Pyöriviä ähkökoneia mekaaniet ja ähköiet kulmat eivät vataa toiiaan, kun p>1. Tätä euraa, että ähkökoneen mekaaninen w ja ähköinen kulmanopeu eroavat toiitaan. Sähkövirran jakonaika T = 1/f ja napajako = 2/2p = /p. 2 2f w T p (7.2) 2 p 2f T 7.1.3 Kolmivaihekäämityken ähkömotorinen voima Pyörivä magneettikenttä leikkaa taattorin uria ijaitevia auvoja, jolloin magneettivuo vaihtelee vaihekäämiä. Tällöin auvoihin ja vyyhtien johdinkierrokiin induoituu ähkömotorinen jännite. Kuvaa 7.7a on eitetty nelinapaien ähkökoneen (eimerkiki kuva 7.6) yhteen vaihekäämiin induoituvaa ähkömotorita jännitettä, kun käämiin vaikuttava magneettikentän vuontihey on eitetty kuvaa 7.7b. Kuva 7.7 Vaihekäämiin induoituva ähkömotorinen jännite.

Pyörivät ähkökoneet 7-8 Vyyhden eri auvoihin induoituvat ähkömotoriet jännitteet e 1 ovat kekenään yhtä uuria, koka vyyhden levey on ama kuin napajako. Tällöin N-navan ouea vyyhden yhden ivun kohdalle on S-napa vyyhden toien ivun kohdalla, jolloin vyyhden molempiin ivujen kohdalla on tämälleen amanuuruinen magneettivuon tihey. Lenzin lain mukaan vyyhden eri ivuia oleviin auvoihin induoituneet ähkömotoriet jännitteet vaikuttavat vyyhdeä amaan uuntaan. Nelinapaiea ähkökoneea on kaki vyyhteä, jotka yhditetään toiiina iten, että jännitteet vaikuttavat arjaa. Sähkömotorien jännitteen hetkelliarvo on yhtälön 7.3 mukainen, miä b m on magneettivuon tihey, l auvan pituu ja v magneettivuon tiheyden nopeu ilmavälikehällä. e e 1 ˆ1 b v m bˆ v m (7.3) Vyyhden lävitävän magneettivuon huippuarvo on ama kuin yhden magneettinavan vuo, jota aadaan magneettivuon tiheyden huippuarvoki yhtälön 7.4 mukainen eity. Merkinnällä B med tarkoitetaan magneettivuon tiheyden kekiarvoa, kun e vaihtelee inimuotoieti. 2 ˆ ˆ ˆm ˆm Bmed bm bm (7.4) 2 Sauvan ähkömotorien jännitteen huippuarvo aadaan yhtälöiden 7.3 ja 7.4 avulla, kun kehänopeu ilmaväliä on v 2f. e ˆ1 ˆ m 2f f ˆ m (7.5) 2 Sarjaan kytkettyjen auvojen eli vaihekäämin ähkömotorien jännitteen huippuarvo on ( = arjaan kytkettyjen auvojen lukumäärä ja N = vaihekäämin arjaan kytketyt johdinkierroket eli = 2N) ˆ N ˆ (7.6) eˆ v eˆ Neˆ 1 2 1 2fNm m Kun induoitunut ähkömotorinen jännite on inimuotoinen, niin en teholliarvo on E eˆ 2 ˆ ˆ v v fnm 4.44 fnm (7.7) 2 2

Pyörivät ähkökoneet 7-9 Yhtälö 7.7 pitää paikkana ainoataan illoin, kun vyyhden ivu on yhdeä uraa. Käytännön ähkökoneia vyyhden ivu on ueammaa uraa, jota nimitetään vakoluvuki. Vakoluvun ollea ykkötä uurempi, eivät induoituvat ähkömotoriet jännitteet ole amanvaiheiia, vaan niillä on urakulman (urien välinen kulmaero) verran vaiheiirtoa ja ähkömotorinen jännite on oajännitteiden geometrinen umma. Kokonaiähkömotorita jännitettä määritettäeä vakoluku huomioidaan käämitykertoimen f k avulla. Vakoluvun ja käämitykertoimen välinen uhde on eitetty taulukoa 7.1. E v 4.44 f fnˆ (7.8) k m Taulukko 7.1 Käämitykertoimet. Vakoluku 1 2 3 4 5 6 Käämitykerroin 1,000 0,966 0,960 0,958 0,957 0,956 7.1.4 Sähkömoottorin yleinen toimintaperiaate Epätahtikoneen pyöriminen perutuu magneettikentän liikkuvaan varaukeen aiheuttamaan voimaan. Varauken ja ähkömagneettien kentän välillä vaikuttaa Lorentzin voima F qe qv B, (7.10) miä E on ähkökenttä, B magneettivuon tihey, v varauken nopeu uhteea magneettikenttään ja q varau. Kun nyt roottorin johdintangoa oleva varau q kokee taattorin iällä (eim. kuva 7.3) myötäpäivään pyörivän magneettivuon tiheyden B, kokee e Lorentzin voiman mukaien voiman, jonka euraukena poitiivinen varau ja virta alkaa kulkea roottorin johdintangoa (kuvaa 7.8 katojata poipäin). Nyt varauken liike johdintangoa eli virta aiheuttaa varaukeen uuden Lorentzin lain mukaien voiman, joka on magneettivuon pyörimiuunnan uuntainen. Tämä euraukena roottori alkaa pyöriä amaan uuntaan magneettivuon pyörimiuunnan kana. Yllä kuvatun periaatteen mukaieti voidaan melko uoraviivaieti johtaa roottorin johdintankoon kohdituva voima, kun johdintanko, en nopeu ja magneettikenttä ovat kohtiuoraa toiiaan vataan. Tällöin voima on

Pyörivät ähkökoneet 7-10 F IBl, (7.11) miä I on johdintangoa kulkeva virta, B on magneettivuo tihey ja l on johdintangon pituu. Jokaieen johdintankoon kohdituu yhtä uuri voima, joten kerrottaea yhteen tankoon kohdituva voima johdintankojen lukumäärällä aadaan roottoriin kohdituva kokonaivoima. 7.1.5 Kolmivaiheinen epätahtimoottori roottorin eioea 7.1.6 Kolmivaiheinen epätahtimoottori roottorin pyörieä 7.1.7 Epätahtimoottorin teho, momentti ja hyötyuhde 7.1.8 Epätahtimoottorin rakenne Sähkömoottorit kuluttavat noin kaki kolmaoaa kaiketa tuotetuta ähköenergiata ja induktiomoottorit kuluttavat iitä yli 90 %, illä ne ovat ketäviä, luotettavia, helppoja huoltaa ja edulliia. Induktiomoottorin pääkomponentit ovat taattori ja roottori. Staattoria on kolmivaiheinen käämity, jonka avulla en iälle muodotetaan pyörivä magneettivuo. Roottori pyörii taattorin iällä ja en akeli on laakeroitu moottorin molemmita päitä. Kuvaa 4.6 on ykikertaien vaihtovirtamoottorin taattori ja roottori. Moottorin pyörittämä mekaaninen kuorma kytketään roottorin akeliin.

Pyörivät ähkökoneet 7-11 Kuva 7.7 Vaemmanpuoleiea kuvaa on induktiomoottorin taattori ja oikeanpuoleiea kuvaa roottori. Kuvan roottorin auvoihin johdetaan virta liukukokettimien (harjojen) avulla. Roottorin johdintangot joko oikouljetaan roottorin päiä niin anotuilla oikoulkurenkailla tai taattorin ulkopuolella liukukokettimien avulla (kuva 7.7), jotka edelleen kytketään kolmivaiheverkon vaiheiiin. Tää yhteydeä tarkatellaan lähemmin induktiomoottoria, jonka roottorin johdintangot oikouljetaan moottorin iällä (kuva 7.8). Nämä ovat hyvin yleiiä teolliuuden käyttämiä moottoreita ja niitä kututaan ykikertaieti oikoulkumoottoreiki. 7.1.9 Epätahtimoottorin käynnitäminen ja käynnityvirran rajoittaminen Käytännöä oikoulkumoottori tuottaa automaattieti aman vääntömomentin (tehon), minkä moottorin kuormana oleva mekaaninen laite kohditaa moottoriin. Oikoulkumoottorin roottoriin kohdituu voimavaikutu ainoataan, kun e pyöriin eri nopeudella kuin magneettivuo. Nopeukien ollea (lähe) amat ei ii ole voimavaikuta ja moottori on tyypillieti tyhjäkäynniä (ilman kuormaa). Kuorman kavaea tarvitaan liää voimaa (vääntömomenttia), mikä kavaa roottorin ja magneettivuon pyöriminopeukien eron kavaea.

Pyörivät ähkökoneet 7-12 Kuva 7.8 Oikoulkumoottorin roottori. Tarkatellaan euraavaki todelliuutta hieman ykinkertaitaen oikoulkumoottoria, joa ähkötekniet uureet (nopeu, virta, magneettikentän vuo) ovat toiia vataan kohtiuoraa. vääntömomentti Tällöin johdintankoparin (vyyhden) kautta roottoriin kohdituu D D T Fv 2F DIBl, (7.12) 2 2 miä F v on vyyhteen kohdituva voima ja D 2 on johdintangon momenttivari. Tällöin roottoriin kohdituva kokonaivääntömomentti T aadaan kertomalla T johdintankoparien (vyyhtien) lukumäärällä. Tällöin roottorin pyörittämieen käytettävä ähköteho on P T T 2n, (7.13) miä n on moottorin ynkroninen pyöriminopeu, joka riippuu napapariluvuta p ja verkon taajuudeta f euraavati f n. (7.14) p Synkroninen nopeu n on toiaalta e nopeu, jolla magneettivuoaalto pyörii moottorin ilmaväliä. Kun napapareja on yki (kakinapainen moottori), pyöriin moottori ähköverkon taajuudella yhtälön 7.9 mukaieti. Oikoulkumoottorin roottori pyörii hiukan hitaammin kuin taattorikäämityken ynnyttämä magneettivuoaalto. Näiden välitä uhteellita nopeueroa kututaan

Pyörivät ähkökoneet 7-13 jättämäki n n, (7.15) n miä n on roottorin pyöriminopeu. ynkronien pyöriminopeuden avulla Pyöriminopeu voidaan nyt ilmaita f n p n 1 1. (7.16) Jo jätetään moottorin häviöt (eim. johtimien lämpöhäviöt) huomiotta T k T, on roottorin työkoneelle välittämä teho P k k k k 1 n T 2 1 n P T T 2n T 2 1. (7.17) Moottorita ulo aatava teho on ii ainakin jättämän verran pienempi kuin verkota moottorin ilmavälin kautta iirtyvä ähköteho.

Pyörivät ähkökoneet 7-14

Pyörivät ähkökoneet 7-15 7.2 Tahtikoneet 7.3 Taaähkökoneet