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Kooianker
EIN Rotor mit Käfiganker.

EIN Käfiganker ist ein Typ Rotor die in verwendet wird Induktionsmotoren. Ein Käfiganker besteht aus unisolierten Kupfer- oder Aluminiumstangen die an den Enden mit einem leitfähigen Ring kurzgeschlossen sind. Der Raum zwischen den Stäben ist mit dünnem . gefüllt lamellar Bilder von weiches Eisen.

Operation

Ein Induktionsmotor verhält sich wie a Transformator: der Käfig bildet die kurzgeschlossene Sekundärseite Spule. Unter dem Einfluss der unterschiedlichen magnetischDrehfeld von den Statorspulen erzeugt wird, gibt es induzierte Ströme beginnen in den Sekundärwicklungen zu laufen. Bis zum Lorentzkraft die sich zwischen dem Magnetfeld und dem stromdurchflossenen Käfig integriert, beginnt sich der Rotor zu drehen.

Die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors ist jedoch geringfügig geringer als die Rotationsgeschwindigkeit des von den Statorspulen erzeugten rotierenden Magnetfelds. Würde sich der Rotor synchron mit dem Statorfeld drehen, gäbe es keine Flussdifferenz und keine Stromerzeugung und daher keine Strom. Deshalb Maschinen mit Käfiganker Asynchronmaschine oder Induktionsmaschine heißen.

Charakteristisch für den Käfigläufer ist das geringe Anlauf- bzw. Anlaufmoment in Kombination mit dem relativ großen Anlaufstrom (ca. 5- bis 7-facher Nennstrom). Im Laufe der Zeit wurden daher verschiedene alternative Konstruktionen entwickelt, um das Startverhalten des Korbankers zu verbessern.

Widerstandsrotor

Durch die Fertigung des Rotorkäfigs aus einem Material mit höherem spezifischer Widerstand (z.B. Messing- statt Kupfer) erhöht sich der Rotorwiderstand. Diese Erhöhung erhöht das Anlaufdrehmoment und verringert den Anlaufstrom. Der Nachteil ist, dass im Normalbetrieb die Kupferverluste im Motor sind viel höher als beim normalen Käfigläufer (geringer Wirkungsgrad). Dieser Rotortyp wird hauptsächlich für Motoren verwendet, die nicht im Dauerbetrieb sind, aber ein hohes Anlaufmoment benötigen.

Doppelkäfigrotor

Im 1894 entwarf der französische Ingenieur Paul Boucherot eine Mehrkäfig-Konstruktion als Verbesserung des oben erwähnten Einkäfig-Rotors, und zwar ohne den Einsatz von a Schleifringankermotor um ein großes Anlaufmoment zu erhalten.

Der Doppelkäfigrotor hat zwei Käfige, die jeweils mit zwei elektrisch getrennten Endringen versehen sind:

  • Der Außenkäfig oder Anlaufkäfig: Stäbe mit kleinem Querschnitt (hoher Widerstand) an der Außenseite des Rotors (niedrige Induktivität)
  • Der Innenkäfig oder Servicekäfig: Stäbe mit großem Querschnitt (geringer Widerstand) im Inneren des Rotors (hohe Induktivität)

Um die Eigeninduktivität des Innenkäfigs weiter zu erhöhen, ist zwischen den Käfigen ein Luftspalt vorgesehen.

Beim Anfahren hat der Außenkäfig aufgrund der niedrigen Induktivität ein kleinerer Impedanz dann der innere Käfig. Dadurch fließt nur im Außenkäfig ein Rotorstrom, aufgrund der hohen ohmschen Widerstand es ist begrenzt. Mit steigender Rotordrehzahl sinkt die Rotorfrequenz und damit der Einfluss der Induktivität. Durch den kleineren ohmschen Widerstand fließt mehr Strom durch den Innenkäfig als durch den Außenkäfig. Sobald der Motor auf Drehzahl ist, liefert der innere Käfig das Drehmoment.

Versionen mit Doppelkäfigläufer

Bei richtiger Dimensionierung kann ein Doppelkäfigrotor Käfigläufermotor werden mit einem höheren Anlaufmoment bei einem niedrigeren Anlaufstrom und einem höheren Effizienz. Motoren, deren Rotor mit einem Doppelkäfig ausgestattet ist, sind spezielle Käfigläufermotoren erwähnt.

Verdrängungsrotor

Verdrängungsrotor

Neben der Doppelkäfigläuferkonstruktion kann das gleiche Ergebnis mit einem Käfiganker erzielt werden, dessen Rotorstäbe Rotor rechteckig, trapezförmig-, oder tropfenförmig sein. Motoren mit diesen Käfigen arbeiten nach dem Stromverdrängungsprinzip.

Beim Anfahren ist der Strom im unteren Teil des Rotorstabes - wo die Impedanz am größten ist - kleiner als im oberen Teil. Mit anderen Worten 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 Wärmefreisetzung zum Eisen ist besser.