Asynkronmaskin

En asynkronmotor är en elektrisk motor för vilken rotorns varvfrekvens är asynkron med den tillförda växeleffektens frekvens.

Asynkronmotorn är mycket viktig inom industrin där den har omfattande användningsområden. Den används bland annat till att driva pumpar, fläktar och transportband. På grund av sin robusta konstruktion och att den är förhållandevis billig att tillverka, är asynkronmotorn den dominerande motortypen inom industrin.

Verkningssätt

Asynkronmotorn benämns även induktionsmotor då upphovet till rotorns magnetfält är elektromagnetisk induktion. Elektromagnetisk induktion uppkommer då en ledare befinner sig i ett tidsvarierande magnetfält. Genom att ansluta statorns terminaler till en trefas växelspänning uppstår ett roterande magnetfält runt rotorn. Fältets frekvens är lika med nätfrekvensen dividerat med halva antalet poler (det vill säga antalet polpar) och benämns den synkrona frekvensen.

Det roterande magnetfältet ger upphov till en ström i rotorns ledare som enligt Lenz lag orsakar ett vridmoment kring rotorns axel vilket strävar att minska skillnaden mellan statormagnetfältets frekvens (den synkrona frekvensen) och rotorns rotationsfrekvens.

Om rotorns rotationsfrekvens är lika stor som den synkrona frekvensen förekommer ingen induktionsverkan och det genereras inget vridmoment som bidrar till rotationsrörelsen. I en asynkronmaskin helt utan förluster skulle detta vara sluttillståndet för en obelastad maskin, men på grund av oundvikliga förluster (värmeutveckling) kommer rotationsfrekvensen att alltid understiga den synkrona frekvensen.

Synkrona varvtalet

Det synkrona varvtalet, det varvtal med vilket motorns magnetfält roterar i varv per minut är

n_{s}=120{\frac {f}{p}}\,

där f är nätfrekvensen och p är antalet poler.

Eftersläpning

Beroende på belastningens storlek kommer asynkronmotorn att rotera med ett lägre varvtal n för vilket en eftersläpning s är definierad som

s={\frac {n_{s}-n}{n_{s}}}\,

Eftersläpningen är normalt 3-4%.

Varvtal

Asynkronmotorns varvtal n, i varv per minut, bestäms av synkrona varvtalet och eftersläpningen enligt

n=n_{s}(1-s)=120{\frac {f}{p}}(1-s)

Konstruktion

En asynkronmotors stator kan lindas till att ha i princip ett godtyckligt antal polpar; endast praktiska överväganden bestämmer vad som är möjligt. Faserna lindas på kärnor som oftast är gjorda av järn.


Rotorledningar i form av en bur, uppfunnen av Michail Dolivo-Dobrovolskij omkring 1890		Trefas asynkronmotor med ena sidokåpan borttagen

Ett vanligt sätt att linda en tvåpolig 3-fas asynkronmotors stator. Förutom fasanslutningarna L1, L2 och L3 finns i detta fall även en neutralledare

Rotorn har vanligen ledare utformade som en bur av ett material med en hög elektrisk ledningsförmåga såsom koppar och aluminium. Rotorns kärna består oftast av tunna järnplåtar monterade vinkelrätt mot rotorns axel och som är elektriskt isolerade från varandra, vilket leder till att de axiellt riktade inducerade strömmarna koncentreras till burlindningen. Burlindningens stavar är snedställda relativt motorns axel vilket reducerar rotorns vibrationer.

Asynkrongenerator

Om asynkronmotorns rotor tillförs mekanisk energi genom att kopplas ihop med en drivande maskin (till exempel ett vindkraftverk) och denna har en rotationsfrekvens som överstiger den synkrona frekvensen kommer den mekaniska energin att omvandlas till elektrisk energi som kan distribueras via elnätet. För att använda asynkronmotorn som generator utan elnät krävs att statorn magnetiseras. Detta kan åstadkommas med en strömbegränsad likström genom separata anslutningar till statorn.

Se även