Redigerer Elektrisk motor (avsnitt)

=== 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>