Synkroninen moottori vs. induktiomoottori
Sekä oikosulkumoottorit että synkroniset moottorit ovat vaihtovirtamoottoreita, joita käytetään muuntamaan sähköenergia mekaaniseksi energiaksi.
Lisätietoja induktiomoottoreista
Sähkömagneettisen induktion periaatteisiin perustuen ensimmäiset induktiomoottorit keksivät Nikola Tesla (vuonna 1883) ja Galileo Ferraris (vuonna 1885) itsenäisesti. Yksinkertaisen rakenteensa ja vankan käytön sekä alhaisten rakennus- ja ylläpitokustannusten vuoksi oikosulkumoottorit olivat valinta moniin muihin vaihtovirtamoottoreihin verrattuna raskaisiin laitteisiin ja koneisiin.
Induktiomoottorin rakenne ja kokoaminen ovat yksinkertaisia. Induktiomoottorin kaksi pääosaa ovat staattori ja roottori. Induktiomoottorin staattori on sarja samankeskisiä magneettinapoja (yleensä sähkömagneetteja), ja roottori on sarja suljettuja käämiä tai alumiinitankoja, jotka on järjestetty oravanhäkin k altaisella tavalla, mistä johtuu nimi oravahäkin roottori. Akseli, joka tuottaa tuotetun vääntömomentin, kulkee roottorin akselin kautta. Roottori on sijoitettu staattorin sylinterimäiseen onteloon, mutta sitä ei ole kytketty sähköisesti mihinkään ulkoiseen piiriin. Roottorin virran syöttämiseen ei käytetä kommutaattoria, harjoja tai muuta kytkentämekanismia.
Kuten kaikki moottorit, se käyttää magneettisia voimia roottorin pyörittämiseen. Staattorikäämien liitännät on järjestetty siten, että vastakkaiset navat muodostuvat staattorikäämien täsmälleen vastakkaiselle puolelle. Käynnistysvaiheessa kehää pitkin muodostetaan magneettisia napoja ajoittain siirtymällä. Tämä muuttaa vuon roottorin käämien yli ja indusoi virran. Tämä indusoitunut virta synnyttää magneettikentän roottorin käämeissä, ja staattorikentän ja indusoidun kentän välinen vuorovaikutus ohjaa moottoria.
Induktiomoottorit on tehty toimimaan sekä yksi- että monivaihevirroilla, jälkimmäinen raskaille koneille, jotka vaativat suurta vääntömomenttia. Induktiomoottoreiden nopeutta voidaan ohjata joko käyttämällä staattorin navan magneettinapojen lukumäärää tai säätämällä syöttövirtalähteen taajuutta. Luisto, joka määrittää moottorin vääntömomentin, antaa viitteen moottorin hyötysuhteesta. Oikosuljettujen roottorin käämien resistanssi on pieni, mikä johtaa suureen virtaan, joka indusoituu roottorin pienelle luistolle; siksi se tuottaa suuren vääntömomentin.
Korkeimmissa mahdollisissa kuormitusolosuhteissa pienten moottoreiden luisto on noin 4-6 % ja suurilla moottoreilla 1,5-2 %, joten oikosulkumoottoreilla katsotaan olevan nopeuden säätö ja niitä pidetään vakionopeuksisina moottoreina. Silti roottorin pyörimisnopeus on hitaampi kuin tulovirtalähteen taajuus.
Lisätietoja synkronisesta moottorista
Synkroninen moottori on toinen päätyyppi AC-moottorista. Synkroninen moottori on suunniteltu toimimaan ilman eroa akselin pyörimisnopeudessa ja vaihtovirtalähteen taajuudessa; kiertojakso on vaihtovirtajaksojen integraalinen kerrannainen.
Synkronimoottoreita on kolme päätyyppiä; kestomagneettimoottorit, hystereesimoottorit ja reluktanssimoottorit. Neodyymi-boori-raudasta, samarium-koboltista tai ferriitistä valmistettuja kestomagneetteja käytetään kestomagneetteina roottorissa. Nopeussäädettävät käytöt, joissa staattori saa virran muuttuvataajuisella säädettävällä jännitteellä, ovat kestomagneettimoottorien pääsovellus. Näitä käytetään laitteissa, jotka tarvitsevat tarkan nopeuden ja asennon hallinnan.
Hystereesimoottoreissa on kiinteä sileä sylinterimäinen roottori, joka on valettu korkean koersitiivisen magneettisesta "kovasta" kobolttiteräksestä. Tällä materiaalilla on leveä hystereesisilmukka, eli kun se on magnetoitu tiettyyn suuntaan, se vaatii suuren käänteisen magneettikentän vastakkaiseen suuntaan magnetoinnin kääntämiseksi. Tämän seurauksena hystereesimoottorilla on viivekulma δ, joka on riippumaton nopeudesta; se kehittää tasaisen vääntömomentin käynnistyksestä synkroniseen nopeuteen. Siksi se käynnistyy itsestään, eikä se tarvitse induktiokäämiä käynnistääkseen sen.
Induktiomoottori vs. synkronimoottori
• Synkroniset moottorit toimivat synkronisella nopeudella (rpm=120f/p), kun taas oikosulkumoottorit toimivat pienemmällä kuin synkronisella nopeudella (rpm=120f/p – luisto), ja luisto on lähes nolla nollakuormitusmomentissa ja luistossa kasvaa kuormitusmomentin myötä.
• Synkroniset moottorit vaativat tasavirtaa kentän luomiseksi roottorin käämeissä; oikosulkumoottorien ei tarvitse syöttää virtaa roottoriin.
• Synkroniset moottorit vaativat liukurenkaat ja harjat roottorin kytkemiseksi virtalähteeseen. Induktiomoottorit eivät vaadi liukurenkaita.
• Synkroniset moottorit vaativat käämityksiä roottoriin, kun taas oikosulkumoottorit on useimmiten rakennettu johtavuustangoilla roottorissa tai niissä käytetään oikosuljettuja käämeitä "oravan häkin" muodostamiseksi.
