ELEKTROMOTORENS TURTALL

 

 

 

 

 

 

Når vi setter strøm på en spole, vil det danne seg magnetiske poler i spolen. Disse polene vil skifte polaritet når vi endrer strømretninga.

 

 

 

Dersom vi setter inn en permanent magnet i et slikt, skiftende magnetfelt, så vil denne magneten begynne å dreie rund like fort som strømretningen skifter. 

 

I løpet av en periode vil strømmen gå fram og tilbake. Derfor vil den magnetismen som strømmen lager, dra magneten rundt en gang for hver periode av vekselspenningen. Dersom det kommer 50 slike perioder i sekundet, så vil magneten rotere med en hastighet på 50 omdreininger pr. sekund.

 

Når man prater om motorens turtall, er man mer orientert mot hvor mange omdreiinger motoren gjør i løpet av et minutt. (RPM).

*

En elektrisk motor er i prinsippet bygget opp av en jernkrans som danner en sirkel rundt et hull. Denne jernkransen kaller vi for stator.

 

I statoren har vi montert elektriske viklinger. Når vi setter strøm på viklingene, så vil disse bygge opp en magnet i statoren. Polariteten på denne magneten er avhengig av retningen på strømmene slik som disse kommer inn i viklingen.

  

 

 

 

 

I denne figuren ser vi en stjernekoblet stator med tre viklinger. De tre viklingene er koblet til en trefasespenning.  Statorfluksen er tegnet slik som denne vil bli når trefasesystemet leder strømmen inn på fase L1, og når denne strømmen føres tilbake til fase L2 og L3 med like stor verdi på begge fasene. Vi har tidligere sett at det alltid går like mye strøm inn i en kobling, som det samtidig går ut av koblingen.

 

Dermed ser vi at tre viklinger i en slik stator vil sette opp en magnetisk fluks med en nordpol og en sydpol tvers gjennom statoren. Denne magneten får et par med poler. ( Nordpol og Sydpol.)

 

Det er selvfølgelig mulig å lage en slik stator slik at den får flere viklinger. Dersom vi lager statoren med 6 viklinger, så vil den kunne sette opp to forskjellige magneter.

 

 

 

En slik stator vil få to polpar. Disse to polparene dreier rundt statoren med den samme hastigheten som frekvensen til trefasespenningen legger opp til.

 

Det er selvsagt mulig å bygge en slik stator slik at den får flere polpar. Legger vi inn 9 viklinger, så vil statoren få 3 polpar. Lager vi 12 viklinger, så vil statoren få 4 polpar. Slik kan vi fortsette…

Motoren blir selvsagt mer komplisert, og dyrere jo flere polpar vi bygger inn.

 

Dersom vi nå setter inn en magnet i statoren, så ser vi at denne magneten vil dreie rundt sammen med trefasespenningen. Alt dette ser vi lettest der hvor statoren bare har 1 polpar.

 


 

Statoren setter opp en magnetisk fluks som stråler tvers igjennom denne.  I figuren ser vi hvordan denne fluksen er orienter mot nord.

 

Dersom vi setter inn en permanent magnet i hulrommet i denne statoren, så vil denne magneten følge statorfluksen rundt når denne begynner å dreie.

 

 

 

 

Legg merke til hvordan magnetismen i statoren ”stiger” mot nord, og mot syd. Selv om magneten her får sin egentlige nordpol nede, så vil innersiden av statoren oppe bli mer nord enn utsiden av statoren er. På denne måten vil statoren danne en magnet oppe, og en magnet nede.

 

 

 

 

Når vi setter disse to bildene sammen, ser vi at magneten i rotoren vil låse seg til den fluksen som statoren bygger opp. Nordpolen i statoren vil låse seg til sydpolen i magneten, og sydpolen i statoren vil låse seg til nordpolen i magneten.

 

Dersom statorfluksen nå begynner å dreie rundt, så vil magneten følge med i denne rotasjonen. De to magnetene vil nå være så opphengt i hverandre at de må følge hverandre helt nøyaktig, helt rundt.. Hastigheten på denne rotasjonen bestemmes av frekvensen på den spenningen som dreier statorfluksen.

 

Statorfluksen gjør en omdreining rundt statoren for hver periode av den vekselspenningen som driver den. Det innebærer at en slik motor som blir drevet rundt av en frekvens på 50 Hz, vil gjøre 50 omdreininger i sekundet.  Dersom frekvensen blir høyere, så vil motoren svive fortere.

 

Vanligvis måles turtall i omdreininger pr minutt. Dersom vi ganger frekvensen med 60 sekunder, så vil vi få turtallet på statorfluksen uttrykket i omdreininger pr. minutt. Som benevning for turtall brukes den engelske forkortelsen rpm.

 

Det synkrone turtallet for en statorfluks med 1 enkelt polpar, kan derfor beregnes med formelen:

 

 

 

 

 

 

 

Dersom vi lager statoren slik at den kan sette opp flere polpar, så ser vi her hvordan dette blir. Magneten i rotoren vil stille seg inn i et balansepunkt mellom de to polene. Når statorfluksen begynner å dreie, vil magneten følge med rundt. Men i dette tilfellet vil den bare gjøre ½ omdreining for hver gang statorfluksen roterer helt rundt. Det synkrone turtallet for en motor med flere polpar, kan beregnes med formelen:

 

 

 

*

 

Dersom vi setter inn en motor med en permanent magnet i rotoren, så vil denne motoren ta et turtall som følger frekvensen nøyaktig. En slik motor kaller vi for en synkronmotor.

 

Vanligvis lager vi rotoren av jern. Da blir rotoren magnetisert av den magneten som roterer i statoren. Rotoren i en slik motor vil prøve å følge rotasjonen på statormagneten, men den vil henge litt etter hele tiden. En slik motor kaller vi for en Asynkronmotor.

 

Asynkronmotorene sviver litt senere enn turtallet på statorviklingens magnetfelt.