Wat is een hysteresismotor: constructie, werking en toepassingen

NAAR motor is een elektrisch apparaat waarbij de input wordt gegeven in de elektrische vorm zoals stroom of spanning en de verkregen output is in de mechanische vorm zoals koppel of kracht. Elektromotoren worden namelijk in twee typen ingedeeld DC-motoren zoals Brushless & Brushed en AC-motoren zoals synchrone AC-motor en asynchrone AC-motor. Synchrone motoren worden ingedeeld in twee typen, zoals niet-opgewekt (reluctantie en hysterese) en gelijkstroom opgewonden. Asynchrone AC-motoren zijn inductie en commutator. Een hysteresismotor is een subclassificatie van een synchrone motor, deze motoren worden voornamelijk gebruikt in een geruisloze werkomgeving met constant toerental. Weinigen van de toepassing van hysteresismotor is een geluidsopname en geluidsproducerende experimenten zoals elektrische klokken, bandrecorders, platenspelers, enz.

Wat is een hysteresismotor?

Definitie: Een hysteresismotor werkt volgens het principe van hystereseverliezen (het is een verlies dat is opgetreden als gevolg van magnetisatie en demagnetisatie van het materiaal, afhankelijk van de stroomrichting van de stroom). Het kan worden gebruikt met een eenfasige of drie fasen en in een geruisloze werkomgeving houdt het een constante snelheid aan. Het koppel dat in de motor wordt gegenereerd, is te wijten aan de hysterese en wervelstroom die wordt geïnduceerd door de statorwikkeling. Er zijn 4 soorten hysteresismotoren

• Cilindrisch type
• Schijftype
• Omtrekveldtype
• Axiaal veldtype

Constructieve eigenschap van hysteresismotor

De belangrijkste onderdelen van de hysteresismotor zijn stator en rotor, de stator is vergelijkbaar met een enkelfasige of driefasige (met behulp van drie fasen gebalanceerde wikkeling) motor. Waar eenfasige motor is ingedeeld in twee typen gearceerde pooltype en permanent gespleten capaciteitstype.

• Het voordeel van een motor met een gearceerde pool is dat deze minder ruimte inneemt en minder kosten vereist, maar het nadeel is dat het gegenereerde koppel niet uniform is, wat een luidruchtige werking veroorzaakt.
• Door gebruik te maken van een gedeelde capacitieve rotor wordt een evenwichtige tweefasige voeding geleverd, die een uniform koppel genereert met een geruisloze werking. Maar het nadeel hiervan is dat het meer oppervlakte beslaat en de kosten hoog zijn.

hysterese-motor

De rotor is gemaakt van hysteresismateriaal met daarin een aantal hysterese-ringen (gemaakt van hardchroom of kobalt of staal) met een zeer grote hysteresislus. Het wordt gebruikt om de wervelstroomverliezen te verminderen. Omdat het een groter gewicht heeft om dit nadeel te overwinnen, gebruiken we een niet-magnetisch materiaal (ook bekend als een spin) gemaakt van aluminium, dat aanwezig is in het middengedeelte van de motor. Het belangrijkste voordeel van dit niet-magnetische materiaal is dat het het rotorgewicht lichter maakt door de snelheid van de motor te verbeteren en de traagheidswaarde te verlagen.

Werkingsprincipe van hysteresismotor

Hysteresismotor start als een enkelfasige inductiemotor en loopt als een synchrone motor, dit kan worden waargenomen aan de hand van de volgende omstandigheden.

werkend principe

Startvoorwaarde

Wanneer een AC-voeding wordt geleverd aan de stator, wordt een magnetisch veld opgewekt zowel op de hoofd- als op de hulpwikkelingen van de motor met het constant roterende magnetische veld. Aanvankelijk beginnen rotoren met wervelstroomkoppel en bereiken vervolgens hysteresekoppel. Zodra de synchronisatie is bereikt, maakt de stator de rotor synchroon, waarbij het koppel als gevolg van wervelstroom nul is.

Steady State Running Condition

In stabiele bedrijfstoestand (of synchroon toestand) induceert de stator polen op de rotor, waar het hysterese-effect dat in het circuit wordt geproduceerd, de rotorflux onder een hoek α achterlaat op de statorflux. Waar α de hoek is tussen de magnetische velden van de stator en de rotor (BS en BR). Daarom ervaart de rotor aantrekkingskracht naar de roterende stator, met een koppel genaamd hysteresekoppel, dat niet afhankelijk is van de snelheid van de rotor (hoger het restmagnetisme, hoger is het hysteresekoppel). Door de hoge remanentie kan de motor synchroon of normaal werken.

B-H-curve

Vergelijking van hysteresekoppel in de hysteresismotor

Wervelstroomvergelijking wordt gegeven als

P._is= k_isf_twee^tweeB.^twee……… 1

Waar

naar_is= constant

f_twee= frequentie van wervelstroom

B = fluxdichtheid

We weten dat f_twee= sf₁……….twee

S = slip, f1 = statorfrequentie

Daarom P._is= k_iss^tweef₁^tweeB.^twee.. …… ..3

Koppelvergelijking wordt gegeven door

Ґ_is= p_ism / s w_s…… .4

Ґ_is= k^​s ……… 5

Waar het koppel omgekeerd evenredig is met slip, wat betekent dat naarmate de rotorsnelheid toeneemt, de waarde van het koppel afneemt en ook als het motortoerental de synchrone snelheid bereikt, worden slip en koppel nul.

Waar k ’= k_isf₁^tweeB.^twee/ w_s= constant

Hysterese vermogensverlies en ph in hysteresismotor

Hystereseverlies wordt gegeven door

P._h= k_hf_tweeB.^1.6……… .6

Of

P._h= k_hsf₁B.^1.6… ..… .7

Het koppel als gevolg van hysterese wordt gegeven door

Ґ_h= p_h/ s w_s= k_hf₁B.^1.6/ w_s= k ’’ = constante ……… ..8

We kunnen uit de bovenstaande vergelijking opmaken dat als het koppel dat wordt ontwikkeld als gevolg van hystereseverlies constant blijft totdat het koppel het doorslagpunt bereikt, en bij synchrone snelheid, het koppel nul wordt.

Ph in hysteresismotor

De hystereseverliezen die in de motor worden gegenereerd, zijn recht evenredig met het oppervlak van de doorsnede onder de hysteresecurve. Waar deze verliezen worden afgevoerd in de vorm van warmte. De verliezen kunnen worden afgeleid uit de volgende vergelijkingen,

De gedissipeerde energie in de rotor wordt gegeven als

W = N_sIS_h(IS_h= hystereseverlies per omwenteling) ……… 9

Waar stroom wordt afgevoerd in de vorm van warmte die wordt afgegeven door

P._h= W / t = N_sIS_h/ 60 ………… 10

Het mechanische vermogen dat de rotor aandrijft, wordt gegeven door

P._h= 2Π N_sT_h/ 60 …… 11

Over het gelijkstellen van de kracht die we krijgen

2Π N_sT_h/ 60 = N_sIS_h/ 60 ……… 12

T_h= uitgeoefend koppel van de rotoren [N-m] E_h= hysterese-energie.

Koppelsnelheid kenmerkend voor hysteresismotor

Koppelsnelheidskarakteristiek van hysteresismotor kan worden verklaard met behulp van de volgende grafiek, waarbij de x-as het koppel vertegenwoordigt en de y-as de snelheid.

koppel-toerental-karakteristiek-van-hysterese-motor

• Het koppel (starten en draaien) dat in deze motor wordt gegenereerd, is ongeveer hetzelfde.
• Het koppel dat wordt gegenereerd door de hysteresismotor bij synchrone snelheid is constant.
• De rotor, het startkoppel en het uittrekkoppel zijn in deze toestand gelijk. Daarom werkt de motor geruisloos met constante snelheid.

Voordelen

De volgende zijn de voordelen van de hysteresismotor

• Geen mechanische trillingen
• Het werkt geruisloos
• Vooral geschikt voor het versnellen van traagheidsbelastingen

Nadelen

De volgende zijn de nadelen van hysteresismotor

• De verkregen output is ¼ keer de inductiemotor
• Klein van formaat
• Koppel is minder

Toepassingen

De volgende zijn de toepassingen van hysteresismotor

• Spelers opnemen
• Elektrische klokken
• Timing-apparaten, enz.

Veelgestelde vragen

1). Wat zijn hystereseverliezen?

Het is een verlies dat is opgetreden als gevolg van magnetisatie en demagnetisatie van het materiaal, afhankelijk van de richting van de stroomstroom.

2). Wat is een Schrage-motor?

Een Schrage-motor is een meerfasige commutatormotor waarvan de kenmerken zijn geshunt, waarbij de rotor twee wikkelingen heeft, een verbonden met de voeding en de andere met de commutator.

3). Wat veroorzaakt hysterese?

Het wordt veroorzaakt door magnetisatie en demagnetisatie van het materiaal, afhankelijk van de richting van de stroom.

4). Wat is een synchrone reluctantiemotor?

Het is een AC-synchrone motor die elektrisch vermogen omzet in mechanisch vermogen

5). Wat is het principe van hysteresismotor?

Een hysteresismotor werkt volgens het principe van hystereseverliezen (het is een verlies dat is opgetreden als gevolg van magnetisatie en demagnetisatie van het materiaal, afhankelijk van de stroomrichting van de stroom).

Een motor is een elektrisch apparaat dat elektrische energie omzet in mechanische energie. Dit artikel geeft een overzicht van synchrone hysteresismotor die werkt volgens het principe van hystereseverlies. Het gegenereerde koppel blijft constant voordat de synchrone snelheid wordt bereikt en wordt nul na het bereiken van de synchrone snelheid. De hystereseverliezen zijn het gebied onder de B-H-curve. Het koppel (starten en draaien) dat in deze motor wordt gegenereerd, is ongeveer hetzelfde. Het belangrijkste voordeel is dat het geluidloos werkt.