Redigerer Elektrisk motor (avsnitt)

== Vekselstrømsmotorer ==
[[Fil:Typenschild-Drehstrom-Asynchronmaschine apel.jpg|thumb|Merkeskilt for en stor høyspent asynkronmaskin. Her kan en blant annet se at spenningen er 10 000 V og effekten på akslingen 5000 kW.]]

Asynkronmotoren er den aller mest brukte motoren for vekselspenning, og en regner med at langt de fleste motorer er av denne typen. Typisk produseres disse motorene fra ytelser på noen få watt, og da som enfasemotorer helt opp til 500&nbsp;W. Disse kan da tilknyttes vanlig nettspenning. For effekter fra 0,5 og opp til rundt 3&nbsp;000&nbsp;kW brukes forsyning fra trefase kraftsystem. Tilknytting til høyspent kraftforsyning, altså spenning over 1000&nbsp;V, er vanlig for motorer fra 200&nbsp;kW og oppover. Asynkronmotorer er vanlig helt opp til rundt 15&nbsp;MW, men for så store effekter foretrekkes heller synkronmotorer.<ref>[[#EMS|F. Moeller og P. Vaske : ''Elektriske maskiner og omformere'' side 150.]]</ref>

For motorer for de laveste effektnivåene finnes det en rekke forskjellige andre og billigere motortyper.

Helt siden motorer for vekselstrøm ble funnet opp har disse først og fremst vært maskiner best egnet for konstant hastighet. Ikke før utbredelsen av kraftelektroniske omformere tok til for fullt utover på 1980-årene ble enkel og billig turtallstyring av de typiske vekselstrømsmotorene vanlig.<ref name="BKB" />

Selv om en snakker om synkron- og asynkronmotorer er det ikke noen prinsipiell forskjell mellom disse om de går som generatorer. I litteraturen snakker en derfor helst om synkron- og asynkronmaskiner. Imidlertid er de alle fleste generatorer synkronmaskiner og de aller fleste motorer asynkronmaskiner.

=== Vekselsstrøm ===
{{Hoved|Vekselstrøm}}
{{Hoved|Elektrisk effekt}}

[[Fil:3 Phase Power Connected to Delta Load.svg|thumb|En trefaset generator med tre spenningskilder (sirkler med sinusformet symbol) koblet i stjerne, til venstre, og en last med tre [[impedans]]er (rektangler) koblet i trekant.]]

Kraftsystemer for trefase vekselstrøm har utviklet seg til å bli praktisk talt enerådende siden introduksjonen i 1890-årene.<ref name="MD2" /> Generering av vekselspenning skjer i generatorer slik at det oppstår tre spenninger som i tid er innbyrdes forsinket. En sier også at spenningene er forskjøvet. Denne forskyvningen kalles ''faseforskyvning''. Bildet til høyre viser helt generelt en generator vil venstre med tre spenningskilder, tre faseledere og en last til høyre. Lasten kan gjerne være en motor der viklingene for hver fase er representert med de tre impedansene. Generatoren er koblet i stjerne og motorens viklinger i trekant. I senter av stjernekoblingen er et punkt kalt nøytalpunktet, her merket n. På grunn av faseforskyvningen mellom spenningene blir spenningen her null, dermed vil det ikke være noen potensialforskjell mellom dette punktet og jordpotensialet.

Faselederne fører henholdsvis strømmene ''I<sub>1</sub>'', ''I<sub>2</sub>'' og ''I<sub>3</sub>''. Det er vanlig å kalle de tre lederne L1, L2 og L3, eller R, S og T, samt flere andre betegnelser. Mellom to og to faseledere kan en måle de tre spenningene ''U<sub>12</sub>'', ''U<sub>23</sub>'' og ''U<sub>31</sub>''. Legg dermed merke til at det er en større spenning over hver av impedansene i trefasekoblingen enn over spenningskildene i stjernekoblingen.

Belastningen som er vist her kan altså være en trefasemotor. Om det skal tilknyttes en motor for bare enfasestrøm kan denne tilknyttes to faseledere, for eksempel L1 og L2.

Noe av hensikten med kraftsystemer for trefaset strøm er at elektriske motorer skal få et såkalt elektromagnetisk dreiefelt. Dette blir forklart lenger ned er nødvendig for å få jevn effekt og moment fra maskiner for vekselspenning.<ref>{{Kilde bok| forfatter= James W. Nilsson | utgivelsesår= 1990 | tittel=Electric Circuits | utgave=tredje | utgivelsessted=Ames, Iowa | forlag= Addison-Wesley | side=431 | isbn=0-201-51036-7 | språk=engelsk}}</ref><ref>{{Kilde www| forfatter=Vipin Kumar | tittel=Advantages of Three Phase System over Single Phase System | url=http://www.electrical4u.com/advantages-of-three-phase-system-over-single-phase-system/ | besøksdato= 28. september 2015| verk= | utgiver=electrical4u | arkiv_url= |arkivdato=2013 |sitat= }}</ref>

=== Asynkronmotoren ===
==== Oppbygging og virkemåte ====
[[Fil:Stator and rotor by Zureks.JPG|thumb|En demontert asynkronmotor med rotoren til venstre og [[stator]]en til høyre. Øverst på statoren er koblingsboksen der ledningene fra kraftsystemet tilknyttes. Legg merke til de små kobberplatene mellom skruene i koblingsboksen. Ved å koble om på disse kan en bestemme om motorens statorviklinger skal være koblet i ''[[vekselstrøm#Stjernekobling|stjerne]]'' eller ''[[vekselstrøm#Trekantkobling|trekant]]''. Ved å bytte om på to av tilførselsledningene kan en dessuten få motoren til å rotere motsatt veg.]]

[[Fil:Rotor 'colivie de veverita'.gif|thumb|Rotorviklingen til en asynkronmaskin i form av en såkalt burvikling, komplett øverst og bare burviklingen nederst.{{Byline|Nicolae Coman}}]]

På samme måte som andre motortyper består asynkronmotoren av en ytre stillestående stator og  rotoren med tilkoblet aksling. I statorens indre periferi er det spor der viklingene er plassert, disse tilknyttes kraftsystemet, se bildet til høyre. Selve ''statorhuset'' kan være utført i lettmetall, mens [[støpejern]] eller sveiste stålplater er vanlig for større maskiner. ''Statorkjernen'' der viklingene ligger i utstansede spor og som skal lede det magnetiske feltet er laget av blikkplater. Blikket er typisk 0,4 til 0,6&nbsp;mm tykt og platene er isolert fra hverandre med lakk.<ref>[[#REM|Svein Bua m.fl.: ''Roterende elektriske maskiner'' side 114.]]</ref> Dette er beskrevet tidligere for likestrømsmotorene som laminert blikk. De utstikkende delene av blikket, altså den delen av det utstansede blikket som ligger mellom sporene, kalles ofte for ''tenner''.

Rotoren er som bildet til høyre viser sylindrisk. Det er bygget opp av blikk med spor til lederne. I hovedsak består den av tre deler, nemlig en indre bærende del, laminert blikk bygget opp på samme måte som statorens blikk, i tillegg til rotorledere eller viklinger. For mindre motorer kan blikket være direkte festet til akslingen, mens for større er blikket festet til et såkalt ''rotorkryss''. Når det gjelder viklingene viser ikke bildet til høyre hvordan disse egentlig er konstruert, men illustrasjonen nedenfor viser utformingen når det laminerte blikket er fjernet. Av denne tegningen skjønner en hvorfor typen rotorviklinger kalles ''burvikling''; den ser ut som et bur.{{Efn|Engelsk navn er Squirrel-cage rotor, norsk oversettelse: ekornbur-rotor}} Et annet navn er kortslutningsrotor. Kortslutningsviklingene er laget av aluminium eller kobber, de består av staver (''rotorstaver'') som er parallelle med akslingen og i hver ende kortsluttet av en ring. Rotoren har ikke noe spesielt antall poler, det er andre fysiske forhold som bestemmer dens utformingen.<ref>[[#REM|Svein Bua m.fl.: ''Roterende elektriske maskiner'' side 115-115.]]</ref> På grunn av rotorens svært enkle form blir motortypen billig ved produksjon, samt at vedlikeholdet blir meget enkelt.<ref>[[#EMS|F. Moeller og P. Vaske : ''Elektriske maskiner og omformere'' side 152]]</ref>

En annen type rotor er den viklede rotoren med sleperinger. Den rotoren har viklinger nesten som på en likestrømsmotor. Viklingenes terminaler er ført ut til tre sleperinger som via børster, ledninger og kontakter kan ha forbindelse med eksterne reostater. Vanligvis er viklingene i denne typen rotor stjernekoblet. I slike maskiner må det være like mange poler i rotoren som i statoren. Hensikten med eksterne motstander tilknyttet rotoren er å påvirke startegenskapene, i tillegg til at også turtallet kan justeres i normal drift. Denne maskintypen er dyrere enn den enklere utgaven med kortslutningsrotor.<ref>[[#REM|Svein Bua m.fl.: ''Roterende elektriske maskiner'' side 116.]]</ref>  Lenger ned blir denne motortypen forklart mer inngående.

==== Magnetisk dreiefelt ====
[[Fil:Rotating-3-phase-magnetic-field.svg|thumb|[[Trefase]]t forsyning til en vekselstrømsmotor skaper et roterende magnetisk felt. Den øverste serien av sirkler skal forestille statoren til motoren uten rotoren tilstede. [[Elektrisk strøm|Strømmen]] for hver av faselederne tilknyttet statorene beskrives av sinuskurvene nedenfor, der tiden går langs x-aksen og strømmen i amper langs y-aksen. Akkurat i tidspunktene der strømmene har sine maksimale eller minimale verdier viser pilen resulterende statorfelt.]]

Vesentlig for virkemåten for trefase vekselstrømsmotorer er det magnetiske dreiefeltet. Dette fremkommer på samme måte i asynkron- og synkronmaskiner. Diagrammet til høyre nedenfor viser seks spor med viklinger anbrakt i periferien av en stator. Viklinger med samme farge tilhører samme fase, dermed er dette den enklest mulige arrangementet for en stator, en kaller dette for en topolet trefaset statorvikling. At viklingene er tilknyttet hver sin fase vil si at de har terminaler som er tilknyttet de tre faselederne i kraftsystemet. Internt kan viklingene være koblet i stjerne eller trekant. Viklinger tilhørende samme fase er distribuert i rommet slik at det er 120° mellom dem. Om disse tilknyttes trefase elektrisk spenning illustrert med de tre sinuskurvene nede i figuren, vil det gå strøm i viklingene. Denne strømmen vil også ha samme sinusform. Den setter i sin tur opp et magnetfelt, og styrken av magnetfeltene pulserer etter et spesielt mønster.

I det øyeblikket at den strømmen merket med grønn farge i [[koordinatsystem]]et har sin største negative verdi, oppstår det sterkest mulige magnetiske feltet i de grønne viklingene. De røde og blå viklingene har da strømmer som har lavere verdier og motsatt polaritet, men feltet fra disse viklingene virker også i retning mellom dem. Alle disse tre magnetiske feltene kan en forestille seg representert med en pil (vektor) der lengden representerer styrken og posisjon retningen. Summen av disse tre pilene er representert med den ene tykke pilen i figuren, som en kaller vektorsummen. Når strømmen med grønn farge har sin største negative verdi er vektorsummen som vist i bildet øverst til venstre. En kort tid etter er det strømmen merket blå som har størst verdi. Det er nå de blå viklingene som har sterkest felt, men også nå bidrar feltene fra de to andre viklingsparrene til å forsterke dette feltet. Enda en kort tid etterpå gjentar dette seg for den strømmen markert med rødt. Pilen som representerer magnetfeltet er markert bare for de syv tilfellene der strømmene har etterfølgende positive og negative toppverdier, men for alle verdier av de tre strømmene vil vektorsummen være like stor. Dreiefeltet har dermed helt jevn hastighet og like stor vektorsum. En definerer dette til å være en topolet maskin, altså kun en nord- og sørpol, men med flere viklinger kan det konstrueres en stator med flere par av nord- og sørpoler. Resultatet blir et dreiefelt med lavere hastighet.

Dreiefeltet som fremkommer i statoren i en motor skapes av strømmer som er skapt i generatorer. Der er utførelsen av statoren i prinsippet akkurat lik beskrivelsen over, og de tre sinusformede elektromotoriske spenningene er frembrakt ved induksjon fra en rotor som lager et magnetisk felt. Det er nær sammenheng mellom dreiefeltet i motorer og generatorer.

[[Fil:Vierpolig-3stränge.svg|thumb|Viklingene i en asynkronmotors stator med fire poler. Øverst er statoren «brettet ut» mens i tegningen under er den vist i normal utførelse. Rotoren er den rosa ringen der rotorstavene er markert med røde sirkler.]]

[[Fil:Asynchronmotor animation.gif|thumb|Animasjon som viser asynkronmaskinen under drift. Dreiefeltet fra statoren [[Elektromagnetisk induksjon|induserer]] en [[elektromotorisk spenning]] i rotorens staver. [[Elektrisk strøm|Strømmen]] som da går i stavene gjør at dreiefeltet skaper et elektromagnetisk moment på rotoren. Legg merke til at hastigheten til rotoren er mindre enn dreiefeltets hastighet.]]

Illustrasjonen til høyre viser en mer komplisert stator. Denne har tolv spor for viklingene. Den nederste tegningen viser selve statoren med viklingene i omfanget, mens den øverste tegningen viser statoren «brettet ut». Viklingene tilhørende de tre fasene, her benevnt U, V og W, har sine helt spesielle plasser i sporene, der illustrasjonen viser viklingen for fase ''U''. Denne viklingen har to terminaler, merket U1 og U2, det samme har de andre viklingene. Dermed kan for eksempel U1, V1 og W1 være tilknyttet kraftforsyningen. Terminalene U2, V2 og W2 kan enten kobles sammen i stjerne eller trekant, slik som koblingsboksen gir mulighet for som vist i det øverste bildet for dette avsnittet. Som en ser er viklingene til fase U plassert i de røde sporene, merket +U og -U, med tre vindinger (omdreininger) i hvert spor. De fire sløyfene med piler i tegningen under, med både rotor og stator inkludert, viser magnetfeltene som oppstår når spenningen for fase U når har sin toppverdi. En sier at magnetfeltet går fra nord- til sørpol, dermed vil nordpolene være der pilene går ut av statoren og inn mot senter. Sørpolene er der pilene har retning fra senter og inn mot statoren.

Animasjonen til høyre under viser dreiefeltet når det går strøm i statorviklingene fra et trefaset kraftsystem. I rotorens burvikling vil det induseres en elektromotorisk spenning i alle stavene. Fordi stavene er kortsluttet og laget av et god ledende materiale vil det gå store strømmer i dem. Denne strømmen vil være størst om statoren står stille, fordi den relative bevegelsen mellom rotor og dreiefeltet da har sin største verdi. Når det går en strøm i en leder som det virker et magnetfelt på, vil det etter Lenz's lov virke en kraft på lederen. Dermed virker det krefter på alle stavene i rotoren, noe som får den til å rotere. En kaller dette for elektromagnetisk moment.

==== Sakking og indusert elektromotorisk spenning i rotoren ====
Det roterende feltet induserer altså en spenning i rotoren, som får det til å gå strøm i den helt uten at rotoren har noen ekstern strømtilførsel. Rotoren vil akselerere opp helt til omdreiningstallet er nesten lik statorens dreiefelt, mens dette skjer avtar strømmene i rotoren. Årsaken til dette er at den relative omdreiningshastigheten mellom rotor og dreiefeltet blir mindre og mindre jo større hastighet rotoren får. Om det var mulig at rotoren kunne få akkurat samme hastighet som dreiefeltet ville indusert spenning vært null, dermed ville det heller ikke gå noen strøm i rotoren. Av dette kan en slutte at rotoren må ha litt lavere hastighet enn dreiefeltet for å kunne rotere, og for at det elektromagnetiske momentet skal oppstå. Dette kalles for ''asynkront moment''.<ref name="DNTO321">[[#DNTO|A. E. Fitzgerald: ''Electric machinery'' side 321-324.]]</ref> Naturen bak dette elektromagnetiske momentet blir forklart lenger ned.

I praksis stiller det seg inn en likevekt mellom hastighet av rotoren og indusert strøm som er slik at elektromagnetisk moment er stort nok til å dra rundt arbeidsmaskinen som er tilknyttet akslingen. Om motoren ikke er tilknyttet en arbeidsmaskin, sier en at den går i tomgang. Asynkronmaskinen har da sin største hastighet, og momentet som utvikles er kun det som skal til for å motvirke friksjon og [[luftmotstand]].<ref name="DNTO321" />

Den relative hastigheten mellom rotor og stator kalles ''sakkingen''. Rotorens hastighet er som nevnt litt lavere enn dreiefeltets hastighet. For en maskin med to poler, altså en nordpol og en sørpol, som er tilknyttet et kraftsystem for vekselstrøm med frekvens 50&nbsp;Hz er dreiefeltets hastighet 3000&nbsp;r/min. Denne hastigheten kalles ''synkron hastighet''. En maskin med fire poler får en synkron hastighet på 1500&nbsp;r/min Som forklart lengre opp er det arrangementet av viklingene i statoren som avgjør antall poler, og dermed hastigheten motoren konstrueres for. Asynkronmotorens rotor får en hastighet som er bare litt under synkron hastighet. Bildet til øverst til dette kapittelet viser merkeskiltet til en asynkronmaskin. Her står det blant annet at hastigheten er 1480&nbsp;r/min, dette vil si at hastigheten er rundt 1 % saktere enn synkron hastighet på 1500&nbsp;r/min. En sier at at sakkingen er 1 % eller 0,01.

==== Elektromagnetisk moment ====
Som nevnt blir det indusert strømmer i asynkronmotorens rotorviklinger og denne strømmen setter opp en magnetisk fluks. Denne fluksen fra rotor virker sammen med statorens fluks for å gi elektromagnetisk moment. En viktig egenskap med asynkronmotoren er at selv om rotoren roterer med hastighet lavere enn den synkrone, vil feltet fra rotoren allikevel ha synkron hastighet. Med andre ord roterer rotorfeltet i samme hastighet som dreiefeltet fra statoren. Disse to roterende magnetiske feltene vil ha en sterk tendens til å justeres inn på linje i forhold til hverandre, noe som skaper elektromagnetisk moment. I en asynkronmotor vil statorfluksen, om den erstattes med en vektor, være litt foran den vektoren som representerer rotorfluksens vektor. Desto mer statorfluksen er foran rotorfluksen, desto større moment utvikles.<ref name="ReferenceA" /> Det elektromagnetiske momentet vil være eksakt like stort og motsatt rettet av momentet fra arbeidsmaskinen. Indusert elektromotorisk spenning oppstår også i statorens viklinger. Dermed vil det være en spenning i statoren som er motsatt rettet av spenningen fra det tilknyttede kraftsystemet.

Luftgapet er som nevnt avstanden mellom rotor og stator i en elektrisk maskin. For en asynkronmaskin er lengden av luftgapet vanligvis noen få millimeter, og jo lengre det er, jo større magnetisk motstand (reluktans) vil det representere. Luftgapet avgjør dermed flere forhold i en asynkronmotor: Det får betydning for blant annet [[reaktivt effekt]]forbruk, overbelastningsevne, momentpulsasjoner, kjøling og støy. De to første faktorene blir bedre jo mindre luftgapet er, mens de andre forholdene forbedres av større luftgap.<ref>{{Kilde www | forfatter= | url=http://elearning.vtu.ac.in/16/ENotes/Elec%20Mac%20Des/Unit6VH.pdf | tittel=Design of Induction Motors | besøksdato=25. november 2015 | utgiver=Visvesvaraya Technological University, India | arkivdato=2016-03-04 | url-status=død | arkivurl=https://web.archive.org/web/20160304230917/http://elearning.vtu.ac.in/16/ENotes/Elec%20Mac%20Des/Unit6VH.pdf }}</ref> Luftgapets lengde er altså noe motorkonstruktøren skal bestemme ut fra motstridene hensyn.

;Forskjellige komponenter for asynkronmaskiner
<gallery>
Fil:Motor laminations by Zureks.jpg|Utstanset stålplate for henholdsvis rotor (senter) og stator (periferi). De utstikkende delene av stålprofilene kalles tenner.
Fil:SL742208.JPG|Stator med viklinger på verksted.
Fil:SL742275.JPG|Viklingsdiagram for statoren til venstre. Forskjellige farger for de tre fasene.
Fil:Rotor of an electric water pump.jpg|Viklet rotor for asynkronmotor for en pumpe. Legg merke til de tre sleperingene nederst.
Fil:Mill motor, Sunrise Dam Gold Mine.jpg|Motor med kjøleenhet montert over (matt blåfarge). Dette er en varmeveksler for å unngå uteluften inn i motoren.
Fil:Mcc room.jpg|Tavlerom med [[Strømbryter|brytere]], vern og instrumenter for motordrifter i en kanadisk industribedrift.
</gallery>

=== Styring og drift av asynkronmotoren ===
==== Start av asynkronmotoren med stjerne trekant-vender ====
[[Fil:Stern-Dreieck.svg|thumb|En [[vekselstrøm#Stjernekobling|stjerne]]-eller [[vekselstrøm#Trekantkobling|trekant]]-kobler for en asynkronmotor. Viklingene for hver av fasene har to terminaler, dermed kan omkoblingene ved oppstart foretas utenfor motoren.]]

[[Fil:Kennlinie Asynchronmotor.svg|thumb|Moment/turtallskarakteristikk for en typisk asynkronmotor med viklingene i  [[vekselstrøm#Stjernekobling|stjerne]]- (rød linje) og [[vekselstrøm#Trekantkobling|trekant]]kantkobling. Turtall langs x-aksen og momentet langs y-aksen, begge i prosent av merkeverdiene. Den rosa linjen er arbeidsmaskinens moment som motoren må overvinne. ''K'' er det såkalte ''kippmomentet'' som er det høyeste oppnåelige momentet, mens ''B'' er stabile arbeidspunkter for de forskjellige momente og turtallene.{{Byline|Kölscher Pitter}}]]

Et typisk problem for en asynkronmaskin er den store startstrømmen når rotoren skal settes i bevegelse. Typisk kan strømmen ved stillestående rotor være fire til åtte ganger større en merkestrømmen. Startstrømmen forandrer seg lite inntil det såkalte ''kippturtallet'' er nådd, se fremstilling av moment og turtall i figuren nede til høyre. Om arbeidsmaskinen tar lang tid å akselerere opp, trekker motoren stor strøm over lengre tid, noe som kan forstyrrer øvrige forbrukere tilknyttet kraftnettet.<ref name="EMS178">[[#EMS|F. Moeller og P. Vaske : ''Elektriske maskiner og omformere'' side 178.]]</ref> Vanligvis vil også motoren trekke overveiende reaktiv effekt ved start. Til tross for stor startstrøm kan derfor startmomentet ved start være lavt. Dette er typiske dårlige egenskaper for en motor.<ref name="ReferenceB">[[#REM|Svein Bua m.fl.: ''Roterende elektriske maskiner'' side 161.]]</ref> Ikke bare fører dette til forstyrrelser på nettet, det fører også til stor oppvarming i motoren.<ref>[[#REM|Svein Bua m.fl.: ''Roterende elektriske maskiner'' side 162.]]</ref>

Det enkleste er selvsagt at motoren kan kobles direkte til kraftnettet ved at [[Strømbryter|bryteren]] legges rett inn. Imidlertid vil dette ikke kunne tillates om problemene som er beskrevet over er for store, for eksempel kan elverket ha krav til hvor store motorer som tillates direktestartet.<ref name="EMS178" /> En løsning på dette er stjerne/trekant-start, som har vært mye brukt. Som nevnt over vil vanligvis begge terminalene til viklingene for hver fase være tilgjengelige i motorens koblingsboks. Dermed kan det foretas kobling av motorens viklinger mens den er under oppstart. Bildet øverst til høyre viser hvordan dette utføres for en motor som i normal drift er beregnet for trekantkobling. For å forbedre oppstartegenskapene kobles maskinen i stjerne ved oppstart, det vil si at bryteren merket K2 kobles inn først, deretter legges selve hovedbryteren K1 inn. Først når motoren har fått tilnærmet normalt turtall skjer en omkobling fra bryter K2 til K3. Som moment/turtall-karakteristikken i illustrasjonen til høyre viser kan motoren etter at K3 er koblet inn belastes betydelig mer: I stjerne-kobling kan den ikke en gang belastes opp til merkemoment (100 %), mens den i trekant-kobling kan belastes betydelig mer (opp mot 300 %).

Årsaken til at effekten er så mye lavere ved sternekobling er at spenningen over motorviklingene bare er <math>\scriptstyle \frac{U}{\sqrt {3}}</math>. Strømmen i hver ledning til motoren blir lik strømmen i hver vikling, og blir en tredjedel av strømmen i trekant-kobling. Motormomentet er proporsjonalt med kvadratet av spenningen, dermed blir det redusert til en tredjedel av momentet ved full spenning over viklingene.<ref>[[#REM|Svein Bua m.fl.: ''Roterende elektriske maskiner'' side 167-168.]]</ref>

Brytere og [[Relé|releer]] som er nødvendig for at disse omkoblingene skal skje kan monteres i et eget koblingsskap ved siden av motoren. Ved hjelp av turtallsmåling direkte på motoren kan riktig tidspunkt for omkoblingen skje helt automatisk via et turtallsrele.

==== Start av asynkronmotor med startmotstander ====
[[Fil:Slipringmotor.svg|thumb|Symbol for en asynkronmotor med sleperinger og eksterne regulerbare motstander (til høyre).]]

[[Fil:Kennlinie schleifringläufer schweranlauf.svg|thumb|Moment som funksjon av turtall (blå linje) for en asynkronmotor med eksterne startmotstander. De tynne grå linjene viser moment/turtall-karakteristikken for hele turtallsintervallet for hver av startmotstandene. Den svarte linjen er arbeidsmaskinens karakteristikk. Denne har et moment som er større ved lavt turtall enn ved nominelt turtall.]]

Lenger opp ble det beskrevet at viklet rotor også er vanlig for asynkronmaskiner. Denne har sleperinger for tilknytting av eksterne regulerbare motstander. Ved å regulere disse motstandene kan motorens karakteristikk ved start påvirkes ved at startmomentet økes, samt at startstrømmen og det reaktive effektopptaket reduseres.<ref>[[#REM|Svein Bua m.fl.: ''Roterende elektriske maskiner'' side 166.]]</ref> Til høyre er det vist symbolet til en motor med sleperinger og regulerbare startmotstander. Startmotstanden består av tre resistanser som med en regulerbar enhet kan reguleres fra stor til liten verdi. Startmotstandene kan også være delt opp i mange enheter som kobles ut og inn av brytere som styres automatisk under startforløpet.

I bildet under til høyre er det vist moment/turtall-karakteristikken for en motor med syv startmotstander. Under oppstartforløpet kobles disse ut etter tur, og momentet endres som den blå kurven viser. Den åttende og siste kurven viser momentkarakteristikken etter at det syvende og siste startmotstandstrinnet er koblet ut. Her er viklingene helt kortsluttet og normale forhold for drift inntrer.

Arbeidsmaskinens moment/turtall-karakteristikken er vist med svart kurve. I dette spesielle tilfellet kjennetegnes den av meget stort moment ved lavt turtall, faktisk er momentet ved omtrent en tredjedels turtall større enn ved normalt turtall. Uten startmotstandene ville ikke motoren kunne greid å starte opp denne arbeidsmaskinen. Det sees ved at moment/turtall-karakteristikken ved normal drift, altså kurven med kippmoment lengst til høyre, har et område som ligger under arbeidsmaskinens kurve.

==== Noen andre startmetoder for asynkronmotorer ====
Noen andre startmetoder er ''primærimpedansstart'' der det kobles inn motstander i faselederne til motoren. Dette fører til lavere spenning for motoren som igjen gir redusert strøm, turtall og moment.<ref>[[#REM|Svein Bua m.fl.: ''Roterende elektriske maskiner'' side 169-170.]]</ref> ''Starttransformator'' er en metode som brukes for motorer med burvikling og ytelse typisk over 500&nbsp;kW.<ref name="EMS189">[[#EMS|F. Moeller og P. Vaske : ''Elektriske maskiner og omformere'' side 189.]]</ref> Transformatoren har gjerne flere trinn slik at oppstarten skjer i flere tinn med redusert spenning. Helt til slutt i startforløpet kobles transformatoren helt ut.<ref>[[#REM|Svein Bua m.fl.: ''Roterende elektriske maskiner'' side 170.]]</ref> En annen startmetode er ''Kusa-kobling'' der en motstand settes inn i bare en av faselederne. Dette brukes blant annet for å redusere startmomentet.<ref name="EMS189" />

==== Start av asynkronmotor med kraftelektronisk omformer ====
[[Fil:Asynchronmotor Softstart Schaltung.svg|thumb|En såkalt soft-starter i forbindelse med en asynkronmotor.]]

Startmetodene beskrevet over er tradisjonelle metoder, men med kraftelektronikk har nye metoder blitt vanlige. Bildet til høyre viser et eksempel på en såkalt «soft-starter», eller på norsk «mykstarter». Tyristorene som blir styrt av enheten kalt «Softstart controller» sørger for at spenningen til asynkronmotoren blir redusert til et lavere nivå enn normalt. Hver av disse enhetene slipper strøm og spenning gjennom i bare en retning. Dermed kan «pulser» av sinusformet strøm og spenning slippes gjennom. Softstarteren kan være så enkel at den øker spenningen fra null til full spenning, uten å ta hensyn til størrelsen av strømmen og motorens turtall. En mer avansert enhet kan kontrollere oppstartsekvensen med hensyn på turtall eller strøm. Dette skjer ved at parametrene måles, slik at ønskes respons kan oppfylles.<ref>{{Kilde www| forfatter= |url=http://www.softstarter.org/how-does-soft-start-work-959233.html | tittel=How does soft start work? | besøksdato=13. november 2015 | utgiver=Softstarter | arkivdato= }}</ref>

I tillegg til alle disse kompliserte startmetodene forklart i de siste avsnittene over, er det viktig å være klar over at motorfabrikanten en gang for alle har bestemt asynkronmaskinens strøm- og momentkarakteristikk ved konstruksjonen. Det er nemlig slik at forholdet mellom resistans og reaktans i rotoren bestemmer disse egenskapene. En annen ting er at frekvensen i rotoren endres fra nettfrekvens (50 eller 60&nbsp;Hz) når rotoren står stille (med det samme spenningen slås på), til å få en verdi på mellom 2 eller 3&nbsp;Hz ved normal hastighet. Ved å utnytte ''[[skinneffekt]]en'' kan resistansen gjøres avhengig av denne frekvensen, som igjen blir en avhengighet av rotorens turtall. Skinneffekt vil si at for en leder som fører strøm med stor frekvens, vil strømmen tendere mot å gå i lederens overflate. Dermed blir den ohmske motstanden stor. Derimot vil motstanden bli liten ved lav frekvens når strømmen ikke lenger bare går i lederens overflate. Motorkonstruktøren kan dermed påvirke karakteristikkene en hel del bare med å velge utforming av rotorstavene.<ref>[[#REM|Svein Bua m.fl.: ''Roterende elektriske maskiner'' side 171-173.]]</ref><ref>[[#DNTO|A. E. Fitzgerald: ''Electric machinery'' side 359-364.]]</ref>

==== Bremsing av asynkronmaskinen ====
Ved drift av for eksempel verktøymaskiner kan det være nødvendig å stanse driften meget hurtig. En asynkronmotor kan hurtig bremses ned ved at to av faseledningene byttes om. Dette bevirker at dreiefeltet plutselig skifter retning, noe som gir et stort bremsende moment. Motoren må da forhindres i å akselerere opp i motsatt retning, om det er hurtig stans som er ønsket. Et turtallsrele som måler turtallet og kobler fra bryterne sørger for ønsket funksjon. Brytere som styres med releer kan gjøre dette automatisk ved at operatøren kun trykker på en knapp.<ref>[[#EMS|F. Moeller og P. Vaske : ''Elektriske maskiner og omformere'' side 195.]]</ref>

I en heisekran der en last skal senkes kontrollert ned er bremsing viktig. Med en asynkronmotor med viklet rotor kan det settes inn stor ekstern motstand i rotorkretsen ved senking av lasten. Om en tenker seg motoren i normal drift der en gradvis øker rotormotstanden vil den til slutt stoppe. Dette skjer når motorens moment er likt momentet fra arbeidsmaskin; i dette tilfellet lasten i en heisekran. Økes motstanden enda mer vil motoren rotere i motsatt retning, og lasten i heisekranen senkes, noe som kalles ''motstrømsenkebremsekobling''. Denne metoden kan kombineres med å snu om på to av motorens tilførselsledninger, noe som kalles ''oversynkron sakbremse'' med ''sakkingsresistans''. I disse tilfellene vil asynkronmotoren levere effekt til nettet, med andre ord virker den som generator.<ref>[[#EMS|F. Moeller og P. Vaske : ''Elektriske maskiner og omformere'' side 196]]</ref>

==== Styring av omdreiningstallet i trinn ====
[[Fil:Dahlander.svg|thumb|Dahlander-kobling for statorviklingene i en asynkronmotor. Til venstre [[vekselstrøm#Stjernekobling|stjerne]]- og vil høyre [[vekselstrøm#Trekantkobling|trekant]]kobling.]]

En asynkronmotor er i hovedsak en maskin for konstant hastighet, der turtallet for en maskin med burvikling har et fall på typisk 5 % fra tomgang til fullast.<ref name="ReferenceC">[[#DNTO|A. E. Fitzgerald: ''Electric machinery'' side 341.]]</ref> En meget enkelt metode for å regulere turtallet er å endre antallet poler, dette ble forklart lenger opp å være bestemmende for synkronhastigheten. Som forklart har ikke asynkronmotorens stator synlige poler, disse roterer og antallet er bestemt av hvordan viklingene i statoren er utført. Det er dermed mulig å lage viklingene slik at antallet poler kan endres i trinn. Tegningen til høyre viser ''Dahlander-koblingen'' der to koblinger er mulig for viklingene i en og samme maskin. Her er det seks viklingsgrupper og seks terminaler. I tegningen til venstre er viklingene koblet i trekant for lavt turtall, mens de til høyre er koblet i ''parvis parallell med dobbel stjernekobling''. I det siste tilfellet får motoren to poler og om frekvensen er 50&nbsp;Hz blir synkront turtall 3000&nbsp;r/min, mens i det første tilfellet blir synkront turtall 1500&nbsp;r/min.<ref>[[#REM|Svein Bua m.fl.: ''Roterende elektriske maskiner'' side 174.]]</ref>

Lenger opp ble det beskrevet at viklet rotor kan brukes for endring av egenskapene ved start. Ved å regulere disse motstandene kan hastigheten til rotoren styres i normal drift. Virkemåten er at økt motstand i rotoren fører til lavere strøm, lavere strøm fører igjen til at sakkingen øker, samtidig som momentet avtar. En ulempe med denne metoden er dårlig virkningsgrad ved lav hastighet og dårlig hastighetskontroll ved endring av arbeidsmaskinens effektbehov.<ref name="ReferenceC" />

==== Asynkronmaskin uten trefaseforsyning ====
[[Fil:Steinmetzschema-1.svg|thumb|Den såkalte Steinmetz-koblingen kan brukes for å drive trefase asynkronmotorer der en ikke har tilgang på annet enn enfasestrøm. Skjemaet til venstre viser motorens statorviklinger med tilkobling til kraftnettet (L og N), og kondensator koblet mellom to av terminalene til viklingene. Tilkobling i motorens koblingsboks er vist til høyre]]

En trefase asynkronmotor i drift vil kunne fortsette å gå selv om en av faselederne kobles fra, men turtallet vil synke alt etter hvor stort moment arbeidsmaskinen krever. Om motoren med bare to faseledere blir tilkoblet nettet vil den ikke kunne starte, men om den gis en vridning kan den dyttes i gang, forutsatt at lastmomentet ikke er for stort. Den kan da starte å rotere i begge retninger, alt etter hvilken retning den dyttets.<ref name="REM193">[[#REM|Svein Bua m.fl.: ''Roterende elektriske maskiner'' side 193.]]</ref> Lenger ned blir forholdene i enfasede asynkronmotorer forklart.

I spesielle tilfeller kan en trefase asynkronmotor kobles opp slik at den får startmoment selv om den tilknyttes et enfase-nett. Dette kan være nyttig der det ikke er tilgang til et trefase kraftsystem. Det kan for eksempel være at en abonnent kun har enfase tilførselsledninger (to faseledninger i [[IT-nett|IT-system]] eller faseleder og N-leder (nøytralleder) i [[TN-nett|TN-system]]).

En løsning på dette er den såkalte ''Steinmetz-koblingen'' der en [[Kondensator (elektrisk)|kondensator]] kobles til motorens ene terminal, slik som illustrasjonen til høyre viser. Det som oppnås med dette er faseforskyvning av strømmene i motorens statorviklinger, noe som gir et dreiefelt som får motoren til å løpe rundt. En ulempe med dette er redusert moment.<ref>{{Kilde www| forfatter= |url=http://ieeexplore.ieee.org/xpl/login.jsp?tp=&arnumber=63144&url=http%3A%2F%2Fieeexplore.ieee.org%2Fxpls%2Fabs_all.jsp%3Farnumber%3D63144 | tittel=Operation of three-phase induction motors connected to one-phase supply | besøksdato=13. november 2015 | utgiver=IEEE | arkivdato=desember 1990 }}</ref> Det finnes flere variasjoner for hvordan dette konseptet kan utnyttes: Kondensatoren kan enten være tilkoblet kontinuerlig, eller bare ved start.<ref>[[#EMS|F. Moeller og P. Vaske : ''Elektriske maskiner og omformere'' side 207.]]</ref>

==== Asynkronmaskinens turtall styrt med kraftelektronikk ====
{{Hoved|Puls-bredde modulasjon}}

[[Fil:Small variable-frequency drive.jpg|right|thumb|Liten frekvensomformer for hastighetsstyring av asynkronmotor.]]
[[Fil:AC-Chopper.svg|thumb|Puls-bredde-modulert-styring (PWM) for en asynkronmotor.]]

Med utviklingen av kraftelektronikk har asynkronmotoren fått enkle og billige løsninger for hastighetskontroll. Bildet til høyre viser en enkel frekvensomformer for asynkronmotordrift. Som navnet sier blir trefaset vekselstrøm omformet til høyere eller lavere frekvens enn nettfrekvensen. Dette påvirker direkte hastigheten til statorens dreiefeltet, altså den synkrone hastigheten til dreiefeltet. Andre metoder har også blitt brukt, og en stadig utvikling på dette feltet skjer.

Tegningen til høyre viser hvordan omforming for turtallstyring skjer med såkalt [[Puls-bredde modulasjon]], eller PBM-modulasjon{{Efn|Fra engelsk Pulse-Width Modulation, PWM}}, som har vært en mer og mer vanlig metode siden begynnelsen i 1960-årene<ref name="BKB" /><ref>{{Kilde artikkel| etternavn =Schönung | fornavn=A. |forfatter2=Stemmler, H. | tittel=Geregelter Drehstrom-Umkehrantrieb mit gesteuertem Umrichter nach dem Unterschwingungsverfahren | publikasjon=BBC Mitteilungen | bind=51 | nummer=8/9 | sider=555–577 | utgiver=Brown Boveri et Cie | dato=august 1964 }}</ref> Til venstre i illustrasjonen er det seks dioder som likeretter spenningen fra de tre faselederne. Den likerettede spenningen blir så tilført vekselretteren som består av de seks tyristorene til høyre. Enheten mellom likeretteren og vekselretteren kalles mellomleddet, og kondensatoren som tegningen viser skal opprettholde jevn spenning her. Kontrollenheten med de røde ledningene til hver av tyristorene lukker og åpner disse etter et spesielt mønster. Enkelt forklart slipper tyristorene ut pulser av spenning med lik amplitudeverdi, men med variabel lengde av pulsene. Derav navnet puls-bredde modulering. Dermed får motoren til høyre i tegningen tilført en slags trefase spenning som den «oppfatter» som en vekselspenning. Motoren kan dermed få kontrollert turtallet innenfor et stort område. Slike motorstyringer er mye brukt i all type industri.

På mange måter erstatter denne typen kraftelektronikk alle de tradisjonelle metodene nevnt over for oppstart, stopp, bremsing og kontroll av turtallet for asynkronmaskiner. Det er heller ikke nødvendig å tilføre asynkronmotoren trefase strøm, den kan tilknyttes et kraftnett med enfase eller likestrøm. Derfor er denne typen motordrift brukt i tog og trikker, som kan ha strømforsyning med enfase 50&nbsp;Hz, enfase 16,7&nbsp;Hz eller likestrøm.

==== Fordeler og ulemper med asynkronmotoren ====
Asynkronmotoren er på grunn av sin enkle oppbygging svært driftsikker og billig.<ref>[[#EMS|F. Moeller og P. Vaske : ''Elektriske maskiner og omformere'' side 150]]</ref> Den kan konstrueres for meget høy virkningsgrad, over 95 % for maskiner av en viss størrelse er ikke uvanlig. Typisk kan virkningsgraden være over 95 % for asynkronmotorer større enn 15&nbsp;kW, men en del lavere for små motorer.<ref>{{Kilde www | forfatter= | url=http://www.industry.siemens.com/drives/global/en/motor/low-voltage-motor/efficiency-standards/Pages/line-motors.aspx | tittel=Efficiency classes for IEC line motors | besøksdato=13. november 2015 | utgiver=Siemens | arkivdato=2015-11-27 | arkiv-url=https://web.archive.org/web/20151127132423/http://www.industry.siemens.com/drives/global/en/motor/low-voltage-motor/efficiency-standards/Pages/line-motors.aspx | url-status=yes }}</ref> Lenger ned blir normer for virkningsgrad beskrevet.

En ulempe med asynkronmotoren er at den trekker en del reaktiv effekt for magnetisering.<ref>[[#REM|Svein Bua m.fl.: ''Roterende elektriske maskiner'' side 112.]]</ref> En annen ulempe er startkarakteristikker som kan være problematiske, spesielt meget store strømmer ved direkte start av store arbeidsmaskiner.<ref name="ReferenceB" /> Disse ulempene kan imidlertid i stor grad unngås med kraftelektroniske omformere, eller med de andre metodene som er nevnt.

En asynkronmotor kan også brukes for generatordrift, spesielt i [[Mikrokraftverk|mikro]]- [[Minikraftverk|mini]]- og [[småkraftverk]] er den mye brukt på grunn av mulighet for enkel tilknytningsform. I slike tilfeller går den alltid i tilknytning med overliggende kraftsystem som sørger for konstant spenning og frekvens, samt forsyner generatoren med nødvendig reaktiv effekt.

=== Synkronmotoren ===
[[Fil:Rotary field magnet and exciter armature for high-speed alternator (Rankin Kennedy, Electrical Installations, Vol II, 1909).jpg|thumb|Rotoren til en hurtiggående synkronmaskin. Bemerk rotoren til magnetiseringsmaskinen på enden av akslingen. Selve statoren til en synkronmaskin er i prinsippet meget lik den for asynkronmaskinen. (Illustrasjon fra Rankin Kennedy, Electrical Installations, Vol II, 1909)]]

Synkronmaskinen er så å si enerådende som generator i kraftverk, men nokså sjeldent brukt som motor. Der den brukes som motor er det ofte behov for konstant og gjerne også lavt turtall, samt store effekter. I slike tilfeller kan den tilby høy virkningsgrad.<ref>[[#REM|Svein Bua m.fl.: ''Roterende elektriske maskiner'' side 9.]]</ref><ref>[[#EMS|F. Moeller og P. Vaske : ''Elektriske maskiner og omformere'' side 219]]</ref>

Tradisjonelt har turbiner vært anvendt for motordrifter i industrisammenheng som krever svært høy effekt, men i de siste årene har synkronmotorer vunnet innpass også her, da som firepolte maskiner.<ref>{{Kilde www| forfatter=Johannes Ahlinder, Thomas L. Johansson | url= https://library.e.abb.com/public/52a31acd85411f82c1256f9d002a8adb/3BSM900961.pdf |tittel=Synchronous superlatives – Record-breaking electric motors give heavy industry more drive | besøksdato=28. november 2015 | verk= | utgiver=ABB | arkiv_url= | arkivdato= |sitat= }}</ref>

==== Oppbygging og virkemåte ====
For en synkronmaskin er det ingen prinsipielle konstruksjonsmessige forskjeller på motor- og generatorer. I for eksempel et [[pumpekraftverk]] er det gjerne den samme generatoren som drives av turbinen, som går over i motordrift og drar [[pumpe]]n når magasinet skal fylles.<ref name="EEM271">[[#EEM|Müller m.fl.: ''Elektroteknikk og elektriske maskiner'' side 271]]</ref>

Bare med svært få unntak er ankeret, altså viklingene som er tilkoblet det eksterne kraftnettet, i statoren. Feltviklingen er på rotoren og blir matet med likestrøm via sleperinger.<ref>[[#DNTO|A. E. Fitzgerald: ''Electric machinery'' side 150.]]</ref> Statoren og dens viklinger utformes i prinsippet helt likt med asynkronmaskinen, som ble forklart over. Når denne tilknyttes et trefaset kraftnett produseres et magnetisk dreiefelt som roterer med synkron hastighet, der hastigheten er bestemt av antallet poler og nettets frekvens.<ref>[[#DNTO|A. E. Fitzgerald: ''Electric machinery'' side 321-322.]]</ref> Ofte har rotoren ''utpregede poler'' med ''konsentrerte viklinger'', eller om hastigheten er stor kan ''sylindrisk rotor'' anvendes. Sylindrisk rotor er laget av massivt stål med utfresende spor for viklingene. Den har typisk liten diameter i forhold til lengden. Rotor med utpregede poler er sammensatt av flere deler, derfor er den mekanisk sett ikke så godt egnet for store hastigheter som den sylindriske.<ref>[[#DNTO|A. E. Fitzgerald: ''Electric machinery'' side 153.]]</ref>

Over til høyre er en tegning av en rotor med fire poler for stor hastighet. Denne er produsert i USA hvor 60&nbsp;Hz benyttes som nettfrekvens, det vil bety at rotasjonshastigheten er 1800 r/min.

<div style="float:right; padding:1em; margin:0 0 0 1em; width:300px; border:1px solid; background:ivory;">
{{Anchor|Ligninger for synkron- og asynkronmotoren}}
'''Ligninger for synkron- og asynkronmotoren'''

Rotasjonshastigheten ''n'' (r/min) til dreiefeltet er gitt av [[frekvens]]en ''f'' (Hz) i kraftsystemet og antallet poler ''P'' i [[stator]]en er gitt av:

<math>n = \frac{120 f}{P}</math>

[[Elektromagnetisk induksjon|Indusert]] [[elektromotorisk spenning]] i statoren (ankeret) er gitt av uttrykket:<ref>[[#DNTO|A. E. Fitzgerald: ''Electric machinery'' side 183.]]</ref>

<math>E = \sqrt{2} \pi f N \Phi</math>

der ''π'' er [[pi]] (3,14) og ''Φ'' er magnetisk luftgapsfluks per pol ([[Weber|Wb]]), de andre parametrene er de samme som definert over. ''E'' er forøvrig [[effektivverdi]]en (rms) av spenning i [[volt]]. Sammenhengen blir noe mer komplisert med såkalte distribuerte viklinger.<ref>[[#DNTO|A. E. Fitzgerald: ''Electric machinery'' side 184.]]</ref> Som formlene viser er både rotasjonshastighet og indusert spenning bestemt av frekvensen og antallet poler i statoren.

[[Elektrisk effekt]] avgitt på akslingen ''P'' kan en finne om en kjenner motorens tilknyttede [[Elektrisk spenning|spenning]] og [[Elektrisk strøm|strøm]]:

<math>P = \sqrt{3} \eta I U cos \varphi </math>

der ''η'' er [[virkningsgrad]]en, ''I'' er strømmen, ''U'' er spenningen, og cos ''φ'' er [[effektfaktor]]en. Dette gjelder for en trefasemotor, for en enfasemotor (som er mest aktuelt for en asynkronmotor, og ikke for synkronmotorer) blir uttrykket:

<math>P =  \eta I U cos \varphi </math>

Disse ligningene for effekt gjelder for øvrig generelt for alle type elektriske belastninger.
</div>

En kan si at en synkronmaskin med rotor med utpregede poler har omvendt utforming av en likestrømsmaskin; de utpregede polene er flyttet fra stator til rotor og sporene i rotoren er plassert langs statorperiferien. Rotoren har like mange poler som statoren, og dens hastighet er eksakt lik synkron hastighet, derav navnet.

Som nevnt tilføres rotoren likestrøm via sleperinger som er elektrisk tilknyttet viklingene der strømmen overføres via kullbørster. Dette er mye likt utformingen forklart for kommutatoren i en likestrømsmotor, forskjellen er at sleperingene, som navnet antyder, består av glatte ringer. Effekten som trengs for magnetisering av rotoren er bare én til noen få prosent av ytelsen til hele maskinen. Ofte blir denne likestrømmen produsert av en likestrømsgenerator som står på aksling til generatoren. Denne kalles for ''magnetiseringsmaskinen''. I mer moderne maskiner er det vanlig at denne magnetiseringsutrustningen består av likerettere i form av kraftelektronikk.<ref>[[#DNTO|A. E. Fitzgerald: ''Electric machinery'' side 217.]]</ref> Uansett utforming er det vanlig at utrustningen for magnetisering har en spenningsregulator. Denne skal sørge for at spenningen og reaktiv effektproduksjon holdes konstant ved varierende belastning av motoren. Regulatoren kan også i noen tilfeller mangle helt.<ref name="EEM271" />

Rotoren, eller ''polhjulet'' som det oftest kalles for synkronmaskiner, setter opp en roterende magnetisk fluks som virker til å indusere en elektromotorisk spenning i statorens ankerviklinger. For en generator vil denne spenningen være årsak til at det går strøm i statoren når den eksterne kretsen, altså kraftsystemet den er en del av, er tilknyttet. Statoren vil på sin side også sette opp en roterende magnetisk fluks når den fører strøm. Disse to dreiefeltene vil ha en sterk tendens til å innrette seg på linje i forhold til hverandre, noe som forårsaker et elektromagnetisk moment. I en generator virker dette momentet mot bevegelsen fra turbinen, mens i en motor vil momentet virke til å dreie en tilknytte arbeidsmaskin rundt. En kan si at det elektromekaniske momentet er selve mekanismen som forårsaker energikonvertering.<ref>[[#DNTO|A. E. Fitzgerald: ''Electric machinery'' side 152-156.]]</ref>

Ikke bare ved generatordrift induseres det elektromotorisk spenning i statorens ''ankerviklinger'', det samme skjer i motordrift. Forskjellen er at spenningen på maskinens terminaler, altså spenningen som det tilknyttede kraftsystemet gir, er større enn indre indusert elektromotorisk spenning. Ved generatordrift er forholdet motsatt mellom spenningen på terminalene og indre spenning.

[[Fil:Schleifring.jpg|thumb|Sleperinger til en synkronmaskin]]

Ved motordrift under stabile forhold vil det elektriske momentet være i eksakt balanse og i motsatt retning av arbeidsmaskinens moment. Den magnetiske fluksen fra strømmen i stator roterer litt foran fluksen fra polhjulet. Det motsatte er tilfelle i en generator. I både generator og motordrift produseres elektromekanisk moment, den eneste forskjellen er at ved motordrift er det fluksen fra statorstrømmen som ligger foran polhjulet.<ref>[[#DNTO|A. E. Fitzgerald: ''Electric machinery'' side 157-158.]]</ref> Tenker en seg den magnetiske fluksen fra statoren representert med en vektor, og fluksen fra rotoren som en annen vektor, vil disse to vektorene ha en vinkel mellom seg. Denne kalles for ''polhjulsvinkel'', og størrelsen av denne vinkelen er avhengig av hvor stort det elektromagnetiske momentet er. Om polhjulsvinkelen er positiv eller negativ avhenger av om synkronmaskinen går som motor eller generator.

Sleperinger og børster er gjenstand for slitasje og feil, derfor har det blitt stadig mer vanlig med såkalte ''børsteløse synkronmaskiner''. Dette går ut på at det istedenfor børster settes på en liten trefase generator på akslingen, denne er tilknyttet en diodelikeretterbro som tilfører rotoren likestrøm. Til denne ekstra generatoren kan statoren være tilknyttet likestrøm som forsynes utenfra, altså har den et stillestående anker. Energien til magnetisering av rotoren overføres dermed via magnetiske felter, helt uten mekanisk kontakt. Konseptet kalles derfor også ''roterende likeretter''. Andre utforminger enn den som er nevnt her finnes også.<ref>[[#REM|Svein Bua m.fl.: ''Roterende elektriske maskiner'' side 96-97.]]</ref>

Som nevnt har synkronmotoren synkront turtall bestemt av frekvensen i kraftnettet, dermed vil heller ikke endringer av belastningen, altså momentet fra arbeidsmaskinen, kunne påvirke turtallet. Om derimot motoren blir overbelastet kan den «slippe», eller «falle ut av synkronisme». Da reduseres det drivende momentet og motoren slutter å rotere.<ref>[[#EEM|Müller m.fl.: ''Elektroteknikk og elektriske maskiner'' side 273.]]</ref> Samtidig oppstår kraftige mekaniske vibrasjoner som kan være skadelige.

Om det er ønskelig med turtallsregulering kan synkronmotoren tilknyttes en kraftelektronisk frekvensomformer på omtrent samme måte som asynkronmotoren.<ref>{{Kilde www | forfatter= | url=http://what-when-how.com/motors-and-drives/controlled-speed-synchronous-motor-drives/ | tittel=CONTROLLED-SPEED SYNCHRONOUS MOTOR DRIVES | besøksdato=14. november 2015 | utgiver=what-when-how | arkivdato=2015-10-16 | arkiv-url=https://web.archive.org/web/20151016195721/http://what-when-how.com/motors-and-drives/controlled-speed-synchronous-motor-drives/ | url-status=yes }}</ref>

;Forskjellige komponenter i synkronmaskiner
<gallery>
Fil:Fotothek df n-19 0000042 Elektromaschinenbauer.jpg|Statoren til en stor motor før viklingene settes inn. Dresden, Øst-Tyskland, 1978.{{Byline|Eugen Nosko}}
Fil:Fotothek df n-19 0000051 Elektromaschinenbauer.jpg|Fagarbeidere setter inn statorviklingene. Disse kalles ''viklere'' som er et høyst spesialisert håndverk. Dresden, Øst-Tyskland, 1978.{{Byline|Eugen Nosko}}
Fil:Fotothek df n-19 0000087 Elektromaschinenbauer.jpg|Nesten ferdige statorviklinger. Dresden, Øst-Tyskland, 1978.{{Byline|Eugen Nosko}} 
Fil:Fotothek df n-19 0000068 Elektromaschinenbauer.jpg|Lodding av statorviklinger i en større synkronmaskin. Dresden, Øst-Tyskland, 1978.{{Byline|Eugen Nosko}}
Fil:Fotothek df n-19 0000074 Elektromaschinenbauer.jpg|Fagarbeider monterer delene til en større synkronmaskin. Legg merke til deler av lagret på gulvet. Dresden, Øst-Tyskland, 1978.{{Byline|Eugen Nosko}}
Fil:Umformer E1 KA Motor.jpg|Motor med ytelse 25 MW for roterende omformer for banestrømforsyning.{{Byline|M. Westenthanner}}
Fil:Amsteg-laeuferversorgung.jpg|Sleperinger og børster for en synkronmaskin
Fil:EASTSIDE PLANT- GENERAL VIEW OF GENERATOR AND EXCITER - American Falls Water, Power and Light Company, Island Power Plant, Snake River, below American Falls Dam, American Falls, HAER ID,39-AMFA,1-49.tif|Synkronmaskin med magnetiseringsmaskinen til høyre foran. 
</gallery>

==== Oppstart av synkronmotoren ====
Synkronmotoren er vanligvis ikke selvstartende, det vil si at selv om statoren tilknyttes kraftnettet og det oppstår et dreiefelt, vil rotoren som i utgangspunktet står stille, ikke greie å følge med.<ref>{{Kilde www| forfatter= |url=http://www.electrical4u.com/synchronous-motor-drives/ | tittel=Synchronous Motor Drives | besøksdato=14. november 2015 | utgiver=electrical4u | arkivdato= }}</ref>

Oppstart av synkronmotoren kan skje ved hjelp av de såkalte ''dempeviklingene''. Disse viklingene er staver som er lagt inn i rotorens poler i aksiell retning, i hver ende er de tilknyttet en kortslutningsring. Disse ligner med andre ord på asynkronmotorens burvikling. Hensikten med dempeviklingene er å dempe svingninger i rotoren som har sin årsak i forhold i kraftsystemer.<ref name="EEM271" /> Disse dempeviklingene gjør at synkronmotoren kan startes som en asynkronmotor. I magnetiseringsviklingene i rotoren vil det under oppstarten bli indusert en vekselspenning, denne avtar mot null når hastigheten nærmer seg synkront turtall. Når denne spenningen er nærmer null er det riktig tidspunkt for å koble inn magnetiseringsstrømmen. Dermed kan denne spenningen måles og brukes som indikasjon på at synkron hastighet er oppnådd ved automatisk oppstart. Først når magnetiseringen er innkoblet fortsetter maskinen å gå med synkron hastighet, også om belastningen øker.<ref>[[#EEM|Müller m.fl.: ''Elektroteknikk og elektriske maskiner'' side 272.]]</ref>

==== Fordeler og ulemper med synkronmotoren ====
Synkronmaskinen har som nevnt høy virkningsgrad og gir mulighet for regulering av reaktiv effektproduksjon. Dette kan i det lange løp gi økonomiske fordeler. Den egner seg best for motordrifter med lavt turtall.<ref>{{Kilde www | forfatter=Jim Parrish, Steve Moll, Richard C. Schaefer | url=https://www.site.uottawa.ca/~rhabash/project-synversusinduction.pdf | tittel=Synchronous Motor Drives | besøksdato=14. november 2015 | utgiver=IEEE INDUSTRY APPLICATIONS MAGAZIN | arkivdato=2016-10-20 | url-status=død | arkivurl=https://web.archive.org/web/20161020033049/http://www.site.uottawa.ca/~rhabash/project-synversusinduction.pdf }}</ref> Som beskrevet over har den visse utfordringer ved oppstart. Den er også mer kostbar enn asynkronmaskinen med sin svært enkle rotor.