1. Yleiskatsaus
A kolmivaiheinen AC induktiomoottori (SIMO) on laite, joka muuntaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi sähkömagneettisen induktion periaatteella. Sen staattorikäämityksiin syötetään kolmivaiheista vaihtovirtaa 120°:n vaihesiirrolla, jolloin syntyy pyörivä magneettikenttä, joka käyttää roottorin johtimia indusoimaan virtaa ja muodostamaan vääntömomenttia. Tässä moottorissa on vankka rakenne, luotettava toiminta ja helppo huoltaa, joten se on teollisuuden laajimmin käytetty virtalähde.

2. Ydinrakenne ja toimintaperiaate

Staattori:
Ydin koostuu laminoiduista erittäin läpäisevistä piiteräslevyistä. Kolme käämisarjaa (U, V ja W) on jakautunut spatiaalisesti symmetrisesti (vaihesiirrolla 120°).
Kun käämeihin syötetään kolmivaiheista vaihtovirtaa, syntyy komposiittimagneettikenttä, jolla on vakioamplitudi ja jatkuvasti pyörivä suunta (synkroninen nopeus n_s = 120f / p, missä f on tehotaajuus ja p on magneettisten napaparien lukumäärä).

Roottori:
Oravahäkki: Eristämättömät johdinkangot on upotettu sydänaukoihin, jotka on yhdistetty molemmista päistä oikosulkurenkailla. Yksinkertainen ja vankka rakenne, alhaiset kustannukset ja hallitseva teollisissa sovelluksissa.
Kierrosottori: Kolmivaiheiset eristetyt käämit on upotettu sydänaukoihin, jotka on liitetty ulkoisiin säädettäviin vastuksiin liukurenkaiden ja harjojen kautta. Ne tarjoavat suuren käynnistysmomentin ja hyvän nopeudensäädön, mikä tekee niistä sopivia tiettyihin sovelluksiin.
Pyörivä magneettikenttä leikkaa roottoritankojen läpi aiheuttaen sähkömotorista voimaa ja virtaa. Virtaa kuljettaviin johtimiin kohdistuu voimia (Lorentz-voimia) magneettikentässä, jolloin syntyy sähkömagneettista vääntömomenttia, joka käyttää roottoria. Roottorin nopeus n on aina pienempi kuin synkroninen nopeus n_s (johtuen luistosta s = (n_s - n) / n_s).

Kotelo ja päätykappaleet: Tarjoaa mekaanista tukea, suojaa sisäisiä rakenteita ja haihduttaa lämpöä. Yhteiset suojaustasot (IP-koodit) täyttävät erilaiset ympäristövaatimukset.

Laakerit: Tue roottorin akselia ja vähennä kitkaa. Säännöllinen huolto ja voitelu ovat tarpeen.

Jäähdytysjärjestelmä: Itsejäähdytystä (IC 411) käytetään yleisesti, kun taas joissakin suuritehoisissa tai erikoisympäristöissä käytetään pakotettua ilma- tai vesijäähdytystä (IC 416/IC 666 jne.).

Liitinlaatikko: Sisältää liittimet virtakaapeleiden (wye tai delta) liittämistä varten.

3. Tärkeimmät suorituskykyparametrit

Nimellisteho: Jatkuva mekaaninen teho moottorin akselilla (kW tai hv), joka vaihtelee tyypillisesti muutamasta kilowatista useisiin megawatteihin.

Nimellisjännite: suunniteltu käyttöjännite (esim. 380 V, 415 V, 480 V, 690 V), jonka on vastattava virtalähdejärjestelmää.

Nimellistaajuus: Suunniteltu toimintataajuus (50 Hz tai 60 Hz).

Nimellisnopeus: Roottorin nopeus (rpm) nimellisteholla, joka määräytyy napojen lukumäärän ja luiston perusteella (esim. noin 2880-2970 rpm @ 50 Hz 2-napaisella moottorilla).

Nimellisvirta: Linjavirta staattorikäämityksessä (A) nimellisteholla.

Tehokkuus: Mekaanisen lähtötehon prosenttiosuus sähköisestä syöttötehosta. Kansainväliset standardit (kuten IEC 60034-30) määrittelevät tehokkuusluokat (IE1, IE2, IE3 ja IE4), joista IE4 on tehokkain.

Tehokerroin: Tuloaktiivisen tehon suhde näennäiseen tehoon, mikä heijastaa loistehon tarvetta. Tyypillisesti vaihtelee välillä 0,8 - 0,9 (täydellä kuormalla).

Käynnistysvirta: Huippuvirta moottorin käynnistyshetkellä (tyypillisesti 5-7 kertaa nimellisvirta).

Käynnistysmomentti: Moottorin käynnistyksen aikana kehittämä vääntömomentti (tyypillisesti 1,5-2,5 kertaa nimellismomentti).

Vääntömomentti: Suurin vääntömomentti, jonka moottori voi tuottaa ilman pysähtymistä (tyypillisesti 2–3 kertaa nimellisvääntömomentti).

Momentti-nopeusominaisuudet: Käyrä, joka kuvaa moottorin kykyä tuottaa vääntömomenttia eri nopeuksilla.

Suojausluokitus (IP-luokitus): IEC 60529:n määrittelemä tämä luokitus osoittaa kotelon kyvyn suojata kiinteiltä vierailta esineiltä ja veden tunkeutumiselta (esim. IP55, IP56).

Eristysluokka: IEC 60085:n määrittelemä luokitus osoittaa käämin eristysmateriaalin lämpövastuksen (esim. luokka B, F, H), joka määrittää sallitun lämpötilan nousun.

4. Tyypilliset sovellukset

Teollinen valmistus: Käyttölaitteet pumpuille, puhaltimille, kompressoreille, kuljetinhihnoille, työstökoneille, murskaimille, sekoittimille, ekstruudereille jne.

Infrastruktuuri: Lämmitys-, ilmanvaihto- ja ilmastointijärjestelmän (LVI) tuulettimet/pumput, vedenkäsittelylaitosten pumppuasemat ja hissien vetokoneet.

Energia ja voima: Voimalaitosten apulaitteet (syöttövesipumput, paineilmapuhaltimet) sekä öljy- ja kaasuteollisuuden pumput ja kompressorit.

Kuljetus: Satamanosturit ja apujärjestelmät (ei-pääkäyttö) sähköajoneuvoihin.

Muut: Maatalouden kastelupumput, kaivoskoneet jne.

5. Valinta- ja käyttönäkökohdat

Kuorman sovitus: Tehon, nopeuden ja vääntömomentin ominaisuuksien on täytettävä kuormitusvaatimukset. Vältä pitkäaikaista vakavaa yli- tai alikuormitusta.

Jännite ja taajuus: On vastattava virtalähdettä. Jännitetoleranssi on tyypillisesti ±5 % ja taajuustoleranssi ±2 %.

Ympäristöolosuhteet: Ota huomioon ympäristön lämpötila, korkeus merenpinnasta (joka vaikuttaa jäähdytykseen), kosteus, pöly, syövyttävät kaasut ja räjähdysvaaralliset alueet (vaatii räjähdysvaarallisen sertifikaatin) ja valitse sopiva suojaustaso, kotelon materiaali ja jäähdytysmenetelmä.

Käynnistystapa: Valitse verkon kapasiteetin ja käynnistysvirtavaatimusten perusteella suorakäynnistys, tähti-kolmiokäynnistys, pehmokäynnistin tai invertteri.

Asennustapa: Standardien (IEC 60034-7, NEMA MG1) perusteella valitse B3 (vaakasuora jalkakiinnitys), B5 (laippakiinnitys) tai B35 (jalan laippa).

Huoltovaatimukset: Harkitse saavutettavuutta rutiinihuollossa, kuten laakerien voitelujaksoissa, jäähdytyskanavien puhdistuksessa ja johtojen kireyden tarkastuksessa.

6. Huollon perusteet

Säännöllinen tarkastus: Puhdista moottorin pinta ja jäähdytyskanavat (erityisesti itsetuulettavat moottorit); tarkasta kiinnikkeet (ankkuripultit, riviliittimet); ja tarkkaile epänormaalia melua/värinää.

Laakereiden huolto: Voitele tai vaihda rasva uudelleen valmistajan ohjeen määrittämien väliajoiden ja rasvamerkin mukaan. Liiallinen rasva voi aiheuttaa ylikuumenemista.

Eristysresistanssitesti: Mittaa käämin ja maan välisen ja vaiheen välisen eristysresistanssi megaohmimittarilla säännöllisesti (esim. vuosittain) varmistaaksesi turvallisuusstandardien noudattamisen.

Toiminnan valvonta: Tarkkaile käyttövirtaa (ylikuormituksen välttämiseksi), lämpötilan nousua (mittaa kotelon lämpötila, katso eristysluokan sallittu arvo) ja tärinää.

7. Turvallisuusstandardit

Asennuksen, käytön ja huollon on noudatettava maan/alueen sähköturvallisuusstandardeja (esim. IEC-, NEC- ja GB-standardit).

Varmista, että moottori on luotettavasti maadoitettu (PE-johdin).

Irrota virransyöttö ja suorita sähkötesti ennen sisäisten huoltotöiden suorittamista.

Käytä sertifioituja räjähdyssuojattuja moottoreita (esim. ATEX- tai IECEx-standardien mukaisia) syttyvissä ja räjähdysherkissä ympäristöissä.

Kolmivaiheiset AC-oikosulkumoottorit ovat kestävyydellään, luotettavuudellaan ja standardoidulla suunnittelullaan edelleen globaalin teollisuuden liikkeellepaneva voima. Niiden rakenteellisten periaatteiden, suorituskykyparametrien sekä oikeiden valinta- ja huoltomenetelmien ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää pitkän aikavälin vakaan toiminnan varmistamiseksi. Käytännön sovelluksissa on noudatettava tarkasti valmistajan eritelmiä ja turvallisuusstandardeja.