Warum ist Schlupf in einem Induktionsmotor erforderlich?

Das Magnetfeld des Stators, das sich schneller dreht als die physikalische Geschwindigkeit des Rotors, geht durch die Rotorleiter. Das induziert Strom im Rotor. Strom im Rotor erzeugt ein Magnetfeld im Rotor, das sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Magnetfeld des Stators dreht, aber in der Position nacheilt. Das erzeugt ein Rotordrehmoment. Bei synchroner Drehzahl würde sich der Rotor mit der gleichen Drehzahl wie das Rotormagnetfeld drehen und es würde kein Drehmoment erzeugt werden. Ohne Last an der Motorwelle ist nur ein sehr geringes Drehmoment erforderlich, um den Rotor in Bewegung zu halten, sodass die Drehzahl nahezu synchron ist. Jede Erhöhung der Last reduziert die Rotordrehzahl und erhöht den Rotorstrom und das Drehmoment.

Es kann sich sicherlich mit synchroner Geschwindigkeit oder sogar noch schneller drehen.

Aber elektrische Energie wird dem Rotor durch Induktion mitgeteilt. Tatsächlich ist der Rotor die Sekundärwicklung eines Transformators, der von einer Frequenz angetrieben wird, die gleich der Schlupfgeschwindigkeit ist. Bei Synchrondrehzahl ist diese Frequenz also Null und es wird keine Leistung an den Rotor übertragen.

Um sich also mit Synchrondrehzahl zu drehen, müssen Sie den Rotor mechanisch mit genügend Kraft antreiben, um Reibungsverluste zu überwinden - dies geschieht beispielsweise in einem Tesla-Auto, das bergab rollt.

Fahren Sie den Rotor schneller als die Synchrondrehzahl, und er kann Strom an das elektrische System zurückgeben. Die Induktion zwischen Rotor und Stator entzieht dem Rotor nun elektrische Energie und wirkt als Bremse auf alles, was ihn mechanisch über die Welle antreibt.

Aber dann ist es kein Motor, es ist ein Generator.

Wenn der Rotor mit Synchrondrehzahl gedreht wird, würde keine Induktion und daher kein Drehmoment erzeugt. Was Sie sehen, ist Schlupf, und dieser Schlupf erzeugt eine ausreichende Induktion, die zu einem ausreichenden Drehmoment führt, um Restreibung und Verluste zu überwinden, wenn keine geeignete mechanische Last angeschlossen ist.

Nur für den Fall, dass Sie die Idee der Nullinduktion nicht verstanden haben; Wenn sich die Rotorwicklungen mit der gleichen Geschwindigkeit wie das rotierende Magnetfeld drehen, nimmt der Rotor keine Nettoänderung des Magnetfelds wahr, daher findet aufgrund des Faradayschen Induktionsgesetzes keine Induktion statt.

Sie müssen sich den Rotor genau ansehen. Suchen Sie insbesondere nach Hinweisen auf Magnetismus. Du wirst keine finden .

Um synchron zu laufen, müsste der Rotor einen bestimmten Nord-Süd-Magnetismus haben. Dieser Magnet müsste stark genug sein, um den Motor trotz des Widerstands der Last synchron zu halten. Das könnte mit Permanentmagneten geschehen oder mit einem gewickelten Rotor, der über Schleifringe angetrieben wird.

Was Sie tatsächlich haben, ist ein "Eichhörnchenkäfig". Es könnte ein einfaches Kupfer- oder Aluminiumrohr sein, aber es funktioniert besser, wenn es in das Rohr geschlitzt ist und wie ein Eichhörnchenkäfig aussieht. Noch besser, wenn Eisenbleche in der Mitte hinzugefügt werden. Es gibt keine elektrischen Verbindungen zum Rotor .

Der Stator des Motors erzeugt ein wirbelndes Magnetfeld, das sich mit 3000/3600 U/min oder 1500/1800 U/min dreht. Das „Zischen dieses virtuellen Magneten“ über den Käfig des Eichhörnchens induziert Ströme in den Käfig. Dieser Strom erzeugt ein Magnetfeld, und die Anziehung/Abstoßung dieses Magnetfelds setzt den Rotor in Bewegung.

Was der Käfigläufer kann, was der Synchronmotor nicht kann, ist, sich zu erholen, wenn die Last ihn aus der Frequenz zieht. Je mehr Off-Frequenz, desto mehr Induktion und mehr Leistung entwickelt sie: Jeder, der in einer Holzwerkstatt gearbeitet hat, kennt das BEEE-OOOO-EEE-Geräusch einer Tischkreissäge, die während eines Schnitts geladen wird.

Theoretisch ist es seltsam. Aber im praktischen Gebrauch ist es verdammt elegant. Danke, Herr Tesla!