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Aufbau des Käfigläufermotors

Das Käfigläufermotor oder Käfigläufermotor ist ein Drehstrom-Asynchronmotor (Asynchronmotor) mit a Kurzschluss Anker; ein leitfähiger Käfig aus dicken, kurzgeschlossenen Windungen. Der Käfigläufermotor ist einer der am weitesten verbreiteten industriellen Elektromotoren.

Geschichte

Nachdem ab 1880 verschiedene Wissenschaftler und Erfinder an der Wechselstromforschung beteiligt waren, 1888AEG-Ingenieur Mikhail Doliwo-Dobrowolskic der Käfigläufermotor bei seinen Recherchen mit dreiphasiger Wechselstrom. Mit diesem Motor konnte er zeigen, dass ein Wechselstrommotor genauso gut funktionieren kann wie der damals aktuelle Gleichspannungs Motor.

Konstruktion

Das Stator des Käfigläufermotors besteht aus einem ringförmigen laminiert Paket von Dynamo kann, in die innen Nuten eingelassen sind. In den Nuten sind drei Spulen angeordnet, die um 120° gegeneinander versetzt sind. Im Stator wird es Drehfeld aufgeregt. Die Außenseite des Stators ist mit den notwendigen Kühlrippen zur Wärmeabfuhr der inneren Verlustenergie versehen.

Das Rotor ist aus runden Blechen aus Dynamoblech aufgebaut, die am Umfang mit Löchern oder Schlitzen versehen sind. In diesen Löchern sind nicht isolierte leitfähige Stäbe aus Kupfer oder Aluminium die an den Enden – kurzgeschlossen – mit einem leitfähigen Endring verbunden sind. Da die Stäbe und Endringe einen Käfig bilden, wird diese Rotorstruktur auch als Käfiganker bezeichnet. Bei Kleinmotoren wird der Rotorkäfig oft aus Aluminium im Druckgussverfahren hergestellt.

Operation

Ein Käfigläufermotor mit stillstehendem Rotor wirkt als Transformator im Kurzschlusszustand. Das Drehfeld des Stators induziert eine Spannung in den Rotorstäben. Der Rotorkäfig bildet einen geschlossenen Stromkreis, wodurch Ströme in den leitenden Rotorstäben fließen. Im magnetischen Drehfeld bilden sich diese stromdurchflossenen Stäbe Lorentzkräfte, die zusammen ein schwebendes Paar bilden. Dieses Drehmoment bewirkt, dass sich der Rotor zusammen mit dem Drehfeld dreht.

Wenn der Motor belastet wird, verringert sich die Drehzahl, so dass die Rotorstäbe mehr Feldlinien schneiden. Spannung, Ströme und Lorentzkraft erhöhen sich, damit der Motor ein höheres Drehmoment liefern kann. Das maximale Drehmoment, das ein Käfigläufermotor liefern kann, wird als Kippmoment bezeichnet.

Anlaufstrom

Die Größe des Statorstroms wird durch die Größe des Rotorstroms bestimmt. Durch den geringen Widerstand des Kurzschlusskäfigs ist der Rotorstrom nach dem Einschalten des Motors sehr groß. Der Stator zieht dann auch einen großen Strom aus dem Netz. Der Anlaufstrom ist 6 bis 8 mal größer als der Nennstrom des Motors. Um den Anlaufstrom zu begrenzen, verwenden große Motoren oft a Stern-Dreieck-Schaltung. Das Anlaufdrehmoment ist dagegen klein. Ein Käfigläufermotor mit Einzelkäfig kann daher nur ohne oder mit geringer Last anlaufen.

Eigenschaften

• Starke und einfache Konstruktion.
• Geringer Wartungsaufwand, da keine Bürsten vorhanden sind.
• Hoher Anlaufstrom, ca. 6 bis 8× Nennstrom.
• Geringeres Anlaufdrehmoment als Schleifringankermotor.
• Variable emk wegen der Verluste

Anwendungen

Der Käfigläufermotor ist einer der am weitesten verbreiteten Motoren in industriellen Anwendungen und wird unter anderem im Antrieb eingesetzt Maschinen, Fans, Pumps, usw.

Für Anwendungen, bei denen eine variable Drehzahl erforderlich ist, werden Käfigläufermotoren in Verbindung mit Frequenzumrichter.

Sonderkurzschlussankermotor

Das spezieller Kurzschlussankermotor (S.K.A.-Motor) ist eine verbesserte Version des Käfigläufermotors (K.A.-Motor). Der Motor ist mit einem Doppelkäfig ausgestattet, wobei der Rotor mit zwei Stangenreihen ausgestattet ist. Der äußere Käfig besteht aus dünnen und der innere Käfig aus dicken Stäben. Der äußere Käfig dient beim Anfahren und der innere Käfig bei laufendem Motor. Der Einschaltstrom ist bei diesen Motoren deutlich kleiner und das Anlaufmoment deutlich höher als beim K.A.-Motor. Der momentane Anlaufstrom wird auf das 4- bis 6-fache des Nennstroms reduziert und das Anlaufdrehmoment auf das 1,5- bis 2,5-fache des Volllastdrehmoments verbessert.

Das gleiche Prinzip kann auch mit dem Stromverdrängungsprinzip erreicht werden. Die Rotorstäbe sind rechteckig, trapezförmig oder tropfenförmig. Beim Anfahren ist der Strom im unteren Teil des Rotorstabes - wo die Impedanz am größten ist - kleiner als im oberen Teil. Entweder wird der Strom zu den äußeren Teilen des Rotorkäfigs verlagert. Da beim Anfahren nur der höhere Teil verwendet wird, ist der Widerstand größer und das Drehmoment größer. Der Vorteil dieser Konstruktion besteht darin, dass die Oberfläche der Stäbe größer ist, so dass die Wärmeübertragung auf das Bügeleisen besser ist. Derzeit werden fast alle Käfigläufermotoren nach diesem Prinzip gebaut.