Funktionsweise von Spaltpolmotoren: Tieferer Einblick in das Prinzip der Phasenverschiebung

Um ein tieferes Verständnis des Prinzips der Phasenverschiebung zu erlangen Spaltpolmotoren Lassen Sie uns untersuchen, wie dieses Phänomen ein rotierendes Magnetfeld erzeugt und anschließend die Bewegung des Motors auslöst:

Wechselstromversorgung: Spaltpolmotoren werden normalerweise mit einphasigem Wechselstrom (AC) betrieben, was bedeutet, dass sie Strom von einer Quelle erhalten, deren Spannungsrichtung sich im Laufe der Zeit ändert. In den Vereinigten Staaten hat dieses Wechselstromnetz üblicherweise eine Frequenz von 60 Hz, was bedeutet, dass sich die Richtung des Stromflusses 60 Mal pro Sekunde umkehrt.

Hauptwicklung und Magnetfeld: Die Hauptwicklung des Motors besteht aus Kupfer- oder Aluminiumdraht, der um die Statorpole gewickelt ist. Wenn an diese Wicklung Wechselspannung angelegt wird, induziert sie ein Magnetfeld um die Statorpole. Dieses Magnetfeld wechselt in der Polarität mit der gleichen Frequenz wie die Wechselstromversorgung und schaltet synchron mit der Spannung hin und her.

Ununterbrochenes Magnetfeld: Ohne die Abschattungsspule bliebe das Magnetfeld um die Statorpole gleichmäßig und änderte ständig seine Polarität im Einklang mit der Wechselspannung. In einem solchen Szenario würde der Rotor ein ausgeglichenes Magnetfeld erfahren und von selbst keine Rotationsbewegung initiieren.

Einführung der Shading Coil: Hier kommt die Shading Coil ins Spiel. Es wird um einen Teil eines oder mehrerer Statorpole herum positioniert und bildet so einen Bereich, der als „schattierter Bereich“ bezeichnet wird. Diese Spule stört die Gleichmäßigkeit des Magnetfeldes.

Schattierte und nicht schattierte Bereiche: Aufgrund der Abschattungsspule ist das Magnetfeld im schattierten Bereich im Vergleich zum nicht schattierten Bereich schwächer. Das Schlüsselkonzept hierbei ist die Phasenverschiebung, die zwischen diesen beiden Regionen auftritt.

Phasenverschiebungsmechanismus: Da die Abschattungsspule das Magnetfeld innerhalb des schattierten Bereichs verändert, wird die Stärke des Magnetfelds in den schattierten und nicht schattierten Bereichen ungleichmäßig. Dieser Phasenunterschied bedeutet, dass das Magnetfeld im nicht schattierten Bereich seine maximale Stärke etwas früher als im schattierten Bereich erreicht.

Rotorreaktion: Gemäß dem Lenzschen Gesetz induziert eine Änderung des magnetischen Flusses eine elektromotorische Kraft (EMF) in benachbarten Leitern. Im Rotor des Spaltpolmotors erzeugt diese EMK Wirbelströme. Diese Wirbelströme wiederum erzeugen ihr eigenes Magnetfeld.

Drehmomenterzeugung: Das Vorhandensein des Magnetfelds des Rotors, beeinflusst durch die durch Abschattung verursachte Phasenverschiebung, führt zu einem Ungleichgewicht der auf den Rotor wirkenden Magnetkräfte. Dieses Ungleichgewicht führt dazu, dass ein Drehmoment auf den Rotor ausgeübt wird und dieser sich in Bewegung setzt.

Kontinuierliche Rotation: Wenn der Rotor zu rotieren beginnt, bleibt die Phasenverschiebung zwischen den Magnetfeldern in den schattierten und nicht schattierten Bereichen bestehen. Diese kontinuierliche Phasenverschiebung sorgt dafür, dass der Rotor einem rotierenden Magnetfeld ausgesetzt ist, das seine Bewegung aufrechterhält.

Die Bedeutung der kontinuierlichen Rotation

Für den praktischen Nutzen des Spaltpolmotors ist die kontinuierliche Drehung des Rotors von entscheidender Bedeutung. Diese fortlaufende Bewegung ermöglicht es dem Motor, mechanische Arbeit zu verrichten, was der Hauptzweck der meisten Elektromotoren ist. In Geräten wie Ventilatoren und Gebläsen erzeugt diese kontinuierliche Rotation einen Luftstrom, während sie in Pumpen die Zirkulation von Flüssigkeiten antreibt. Die gleichmäßige und zuverlässige Bewegung des Spaltpolmotors ist für seine Wirksamkeit in diesen Anwendungen von entscheidender Bedeutung.

Niedriges Anlaufdrehmoment und allmähliche Beschleunigung

Der Phasenverschiebungsmechanismus in Spaltpolmotoren führt zu einem relativ niedrigen Anlaufdrehmoment. Diese Eigenschaft macht diese Motoren ideal für Anwendungen, bei denen ein sanfter und allmählicher Start bevorzugt wird. Die allmähliche Beschleunigung trägt dazu bei, plötzliche Stöße oder Unterbrechungen zu vermeiden, was besonders bei Anwendungen wie Ventilatoren, Gebläsen und einigen Kleingeräten von Vorteil sein kann.