AC-moottoreita käytetään laajalti nykyaikaisissa teollisuuslaitteissa ja kodinkoneissa. Niistä yksi- ja kolmivaiheiset vaihtovirtamoottorit ovat yleisimpiä tyyppejä. Ne eroavat toisistaan merkittävästi rakenteeltaan, toimintaperiaatteeltaan ja aloitusmenetelmiltään, erityisesti käynnistysperiaatteiden osalta. Näiden erojen ymmärtäminen on välttämätöntä moottorin valinnan, huollon ja käytön kannalta.
Yksivaiheisen vaihtovirtamoottorin käynnistysperiaate
Yksivaiheiset AC-moottorit saavat virtansa yksivaiheisesta vaihtovirrasta. Yksivaiheinen virtalähde tuottaa vaihtovirtaa vain yhteen suuntaan ja luo sykkivän magneettikentän pyörivän kentän sijaan. Pysähdyksissä tämä sykkivä kenttä ei voi tuottaa käynnistysmomenttia.
Tämän rajoituksen voittamiseksi yksivaihemoottorit vaativat aputoimenpiteitä pyörivän magneettikentän tai vaihe-eron luomiseksi. Yleisiä aloitusmenetelmiä ovat:
- Jaetun vaiheen aloitus: Käyttää pääkäämiä ja apukäämiä sarjavastuksen tai reaktorin kanssa. Apukäämin virta jää pääkäämivirran jälkeen, jolloin syntyy vaihe-ero ja pyörivä magneettikenttä. Apukäämi kytkeytyy irti, kun moottori saavuttaa tietyn nopeuden.
- Kondensaattorin käynnistys: Apukäämin kanssa sarjassa oleva kondensaattori lisää vaiheviivettä, mikä tarjoaa suuremman käynnistysmomentin, joka sopii raskaaseen kuormitukseen.
- Kondensaattorin käynti: Apukäämi jatkaa toimintaansa käytön aikana muodostaen jatkuvan pyörivän magneettikentän, mikä parantaa käyntitehoa ja tehokerrointa.
Yksivaiheisilla moottoreilla on yleensä pienempi käynnistysmomentti, ne vaativat monimutkaisia apujärjestelyjä, ja niiden käynnistyssuorituskykyyn vaikuttavat suuresti käämitys ja kondensaattorin rakenne.
Kolmivaiheisen vaihtovirtamoottorin käynnistysperiaate
Kolmivaiheisissa vaihtovirtamoottoreissa käytetään kolmivaiheista virtalähdettä, jonka virrat eroavat 120 astetta. Tämä luonnollisesti tuottaa pyörivän magneettikentän moottorin sisällä, mikä tuottaa vääntömomentin pysähdyksissä. Kolmivaiheiset oikosulkumoottorit ovat siksi itsestään käynnistyvä .
Yleisiä aloitusmenetelmiä ovat:
- Suora aloitus verkossa: Kytkee moottorin suoraan virtalähteeseen ja tuottaa heti täyden käynnistysmomentin.
- Alennettu jännite käynnistys: Käyttää tähtikolmio-, sarjaresistanssi- tai automuuntajamenetelmiä syöttövirran ja mekaanisen rasituksen vähentämiseksi.
Kolmivaihemoottorit ovat rakenteeltaan yksinkertaisempia, niillä on tasainen ja korkea käynnistysmomentti, ja ne soveltuvat teollisuussovelluksiin ja suuren tehon jatkuvaan käyttöön.
Keskeiset erot aloitusperiaatteissa
- Pyörivän magneettikentän luominen: Yksivaihemoottorit luottavat apukäämiin tai kondensaattoreihin vaihe-eron luomiseksi. Kolmivaihemoottorit luovat luonnollisesti pyörivän kentän kolmivaihesyötöstä.
- Itsestään käynnistyvä ominaisuus: Yksivaihemoottorit eivät käynnisty itsestään ja vaativat ulkoisia toimenpiteitä. Kolmivaihemoottorit käynnistyvät itsestään suoraan virtalähteestä.
- Käynnistysmomentti ja virran ominaisuudet: Yksivaiheisilla moottoreilla on pienempi käynnistysmomentti ja suurempi käynnistysvirta, joihin vaikuttavat käämitys ja kondensaattori. Kolmivaihemoottoreilla on korkeampi ja vakaa käynnistysmomentti säädettävällä virralla.
- Sovellusskenaariot: Yksivaihemoottorit soveltuvat kodinkoneisiin ja pieniin koneisiin. Kolmivaihemoottorit soveltuvat teollisuuslaitteisiin ja raskaisiin sovelluksiin.
Käynnistyksen tehokkuus ja luotettavuus
Käynnistyksen aikana yksivaihemoottoreille aiheutuu lisähäviöitä apukäämien ja kondensaattoreiden takia, mikä alentaa tehokkuutta. Kondensaattorin vanheneminen tai kontaktorihäiriöt voivat vaikuttaa luotettavuuteen. Kolmivaihemoottoreilla on minimaaliset käynnistysvaihtelut, alhainen mekaaninen rasitus ja parempi toimintavarmuus.
