Articles

Split-fase motor

Een eenfasige split-fase inductiemotor maakt gebruik van een eekhoornkooirotor die identiek is aan die in een driefasenmotor. Om een roterend magnetisch veld op te wekken, wordt de eenfasestroom gesplitst door twee wikkelingen, de hoofdwikkeling en een hulpstartwikkeling, die in de stator 90 elektrische graden ten opzichte van de hoofdwikkeling is verplaatst. De startwikkeling is in serie verbonden met een schakelaar, centrifugaal of elektrisch bediend, om deze te ontkoppelen wanneer de beginsnelheid ongeveer 75% van de vollastsnelheid bereikt.
De verplaatsing van de fase wordt bewerkstelligd door het verschil in inductieve reactantie van de start- en runwikkelingen, alsmede door de fysieke verplaatsing van de wikkelingen in de stator. De startwikkeling is bovenaan de statorwikkelingen gewikkeld met minder windingen draad met een kleinere diameter. De lopende wikkeling heeft veel wikkelingen van draad met een grote diameter die onder in de statoropeningen zijn gewikkeld, waardoor deze een hogere inductieve reactantie heeft dan de startwikkeling.
De manier waarop de twee wikkelingen van een tweefasenmotor een roterend magnetisch veld produceren wordt geïllustreerd in afb. 44 en kan als volgt worden samengevat.

  • Wanneer de AC-lijnspanning wordt aangelegd, loopt de stroom in de startwikkeling ongeveer 45 elektrische graden voor op de stroom in de draaiende wikkeling.
  • Omdat het door deze stromen geproduceerde magnetisme hetzelfde golfpatroon volgt, kunnen de twee sinusgolven worden beschouwd als de golfvormen van het door de twee wikkelingen geproduceerde elektromagnetisme.
  • Terwijl de wisselingen in stroom (en magnetisme) doorgaan, verandert de positie van de noord- en zuidpool in wat een rotatie met de wijzers van de klok lijkt te zijn.
  • Tegelijkertijd snijdt het roterende veld de eekhoornkooigeleiders van de rotor en induceert er een stroom in.
  • Deze stroom creëert magnetische polen in de rotor, die samenwerken met de polen van het roterende magnetische veld van de stator om motorkoppel te produceren.

Als de motor eenmaal draait, moet de startwikkeling uit het circuit worden verwijderd. Aangezien de startwikkeling van een kleinere dikte is, zou de voortdurende stroom er doorheen de wikkeling doen doorbranden. Een mechanische centrifugaalschakelaar of een elektronische solid-state schakelaar kan worden gebruikt om de aanloopwikkeling automatisch uit het circuit te halen. De werking van een centrifugaalschakelaar wordt geïllustreerd. Het bestaat uit een centrifugaalmechanisme, dat op de motoras draait en in wisselwerking staat met een vaste stationaire schakelaar waarvan de contacten in serie zijn verbonden met de startwikkeling.
Wanneer de motor zijn normale werksnelheid nadert, overwint de centrifugaalkracht de veerkracht, waardoor de contacten kunnen openen en de startwikkeling van de stroombron worden losgekoppeld; de motor blijft dan uitsluitend op zijn lopende wikkeling werken. Motoren die zo’n centrifugaalschakelaar gebruiken maken een duidelijk klikkend geluid bij het starten en stoppen als de centrifugaalschakelaar opent en sluit.
De centrifugaalschakelaar kan een bron van problemen zijn als hij niet goed werkt. Als de schakelaar niet sluit wanneer de motor stopt, zal het circuit van de startwikkeling open zijn. Dit heeft tot gevolg dat, wanneer het motorcircuit opnieuw onder spanning wordt gezet, de motor niet zal draaien maar enkel een laag brommend geluid zal produceren. Normaal is de aanloopwikkeling ontworpen om slechts gedurende een kort interval tijdens het aanlopen op netspanning te werken. Als de centrifugaalschakelaar niet binnen enkele seconden na het starten wordt geopend, kan de aanloopwikkeling verkolen of doorbranden.
De gesplitste-fase-inductiemotor is het eenvoudigste en meest voorkomende type eenfasemotor. Door zijn eenvoudige ontwerp is hij doorgaans minder duur dan andere eenfasemotortypen. Split-phase motoren worden geacht een laag of matig aanloopkoppel te hebben. Typische maten variëren tot ongeveer ½ pk. Het omkeren van de draden naar de start- of run-wikkelingen, maar niet naar beide, verandert de draairichting van een tweefasenmotor. Populaire toepassingen van wisselstroommotoren zijn ventilatoren, blowers, kantoormachines, en gereedschappen zoals kleine zagen of boorpersen waar de belasting wordt uitgeoefend nadat de motor zijn bedrijfstoerental heeft bereikt.
Dual-voltage wisselstroommotoren hebben draden die externe aansluiting voor verschillende netspanningen mogelijk maken. Afb. 46 toont een NEMA-standaard eenfasige motor met dubbel-spannings loopwikkeling. Wanneer de motor op lage spanning werkt, zijn de twee loopwikkelingen en de startwikkeling parallel geschakeld. Voor hoogspanningsbedrijf zijn de twee run wikkelingen in serie geschakeld en de start wikkeling is parallel geschakeld met één van de run wikkelingen.