De uitvinding van asynchrone motoren heeft de menselijke beschaving gerevolutioneerd. Laten we vandaag eens kijken naar de interne werking van asynchrone motoren. Asynchrone motoren bestaan voornamelijk uit twee componenten: de stator en de rotor. De stator is een spoel met drie wikkelingen die wordt aangestuurd door driefasenwisselstroom.
De wikkeling gaat door de statorsleuven, die zijn opgebouwd uit gestapelde dunne stalen platen met een hoge permeabiliteit. Wanneer driefasenstroom door deze wikkeling stroomt, creëert het een roterend magnetisch veld, wat de oorzaak is van de rotatie van de rotor. Om te begrijpen hoe het roterende magnetische veld wordt gegenereerd en wat de kenmerken ervan zijn, kan de stator worden vereenvoudigd.
Drie spoelen zijn met tussenpozen van 120 graden verbonden, waardoor er een magnetisch veld omheen ontstaat wanneer er stroom doorheen gaat. Wanneer een driefasenvoeding op deze speciale opstelling wordt toegepast, verandert het gegenereerde magnetische veld op specifieke momenten van richting met de wisselstroom. Door deze drie voorbeelden te vergelijken, kunnen we een roterend magnetisch veld met een uniforme intensiteit waarnemen. De snelheid waarmee het magnetische veld roteert, staat bekend als de synchrone snelheid. Laten we een gesloten geleider beschouwen die in dit roterende magnetische veld is geplaatst.
Volgens de wet van Faraday induceert een veranderend magnetisch veld een elektromotorische kracht in een circuit, die op zijn beurt een elektrische stroom genereert. Dit fenomeen is vergelijkbaar met een stroomvoerende lus in een magnetisch veld, die een elektromagnetische kracht op de lus creëert en ervoor zorgt dat deze gaat roteren. Hetzelfde fenomeen doet zich voor in een asynchrone motor, waar in plaats van een eenvoudige lus, iets wordt gebruikt dat lijkt op een kooianker. Een roterend magnetisch veld wordt gecreëerd door de driefasige wisselstroom die door de stator gaat.
In het vorige voorbeeld wordt de stroom geïnduceerd in de kooibalken van de kortgesloten eindring. Als gevolg hiervan begint de rotor te draaien. Dit is de reden waarom dit type motor een inductiemotor wordt genoemd.
In plaats van rechtstreeks verbinding te maken met de rotor om elektriciteit op te wekken, wordt elektromagnetische inductie gebruikt. Isolatieplaten van ijzerkern worden in de rotor gevuld om dit te bereiken. Door deze kleine ijzerplaten te gebruiken, minimaliseert de inductiemotor wervelstroomverliezen en biedt het aanzienlijke voordelen. Het is in wezen zelfstartend, omdat zowel het magnetische veld als de rotor roteren. Maar wat is de snelheid waarmee de rotor roteert?
Om het antwoord op deze vraag te krijgen, moeten we verschillende scenario's overwegen. Laten we het geval overwegen waarbij de snelheid van de rotor gelijk is aan de snelheid van het magnetische veld. Omdat beide met dezelfde snelheid draaien, zal het magnetische veld de lus nooit onderbreken. Daarom zal er geen geïnduceerde elektromotorische kracht of stroom worden gegenereerd. Dit zal resulteren in het omzetten van vermogen op de rotorstaven. De rotor zal geleidelijk vertragen en naarmate de snelheid afneemt, zal het magnetische veld het rotorcircuit onderbreken. Als gevolg hiervan zullen de geïnduceerde stroom en kracht weer toenemen. De rotor zal dan versnellen. Kortom, de rotor zal nooit in staat zijn om de snelheid van het magnetische veld bij te houden.