AC-motorer Den 3-fasiga växelströmsmotorn är den allra vanligaste motortypen p.g.a. dess robusta uppbyggnad och höga verkningsgrad. I texten nedan har begreppet maskin använts istället för motor eftersom dessa maskiner är desamma vid generatordrift. Det är endast energiriktningen som avgör om den är motor eller generator. Så kan t.ex. en vattenkraftgenerator lika gärna gå som motor och turbinen bli en stor pump eller vindkraftverket bli en fläkt. Det finns också ett flertal olika varianter av enfas växelströmsmotorer med olika fördelar och egenskaper. Av dessa kommer små synkronmotorer samt kondensator- och skärmpolmotorn att behandlas i detta kapitel. 3-fasmotorer Statorn Statorn i både synkron- och asynkronmaskinerna är uppbyggda på samma sätt. I enklaste varianten är statorn uppbyggd med lindningar för två magnetpoler (en nord- och en sydpol) för varje fas. De tre polparen är placerade med 120 förskjutning från varandra enligt figuren. N S S 120 120 N 120 S N När den trefasiga statorlindningen ansluts till elnätet, ger nätspänningen upphov till ett roterande magnetfält i statorn. Detta kan uppfattas så att strömmen ger upphov till ett antal jämnt utplacerade poler i statorn och att detta polmönster roterar runt. Kännetecknande för det roterande magnetfältet är att dess styrka och rotationshastighet är konstanta. Det som återstår för att maskinen skall fungera är att få en rotor att greppa fast i det roterande fältet på något sätt och följa med runt. Det är detta som skiljer synkron- och asynkronmaskinen åt.
Rotationshastigheten för magnetfältet i den tvåpoliga maskinen är ett varv per period av växelspänningen, alltså normalt 50 varv/sekund eller 3000 varv/min. Detta varvtal kallas för det synkrona varvtalet, n s. Om en maskin med lägre varvtal önskas lindar fabrikanten fler magnetpoler, t.ex. 4 eller 6 poler per fas, istället. Detta gör att det åtgår flera perioder av växelspänningen innan magnetfältet flyttat sig runt ett helt varv. Det aktuella varvtalet kan räknas ut med formeln: n s 120 f p Varvtalen blir då jämna delar av 3000, t.ex. 1500, 1000, 750, 600 o.s.v. Normalt används bara 2- och 4-poliga maskiner som motorer, alltså med synkrona varvtalet 3000 resp. 1500 varv/minut. Med fler poler blir motorerna stora, klumpiga och dyra. I vattenkraftverken önskas oftast ett lågt varvtal på turbinen och för att slippa växellåda är det en fördel om generatorn även har lågt varvtal. Därför förekommer det kraftverksgeneratorer med upp till 72 poler per fas. Rotorn Synkronmaskinen Rotorn i en synkronmaskin består av antingen en permanentmagnet eller ett polhjul av elektromagneter med fasta nord- och sydpoler. Antalet poler i rotorn måste överensstämma med poltalet i statorn. Rotorn hakar sig fast i det roterande flödet, och får därmed samma rotationshastighet, den roterar synkront med flödet. Ett stort problem med synkronmaskinen är att den inte har något egentligt eget startmoment. Den måste därför startas av någon annan drivkälla och fasas in mot elnätet. Då hakar rotorpolernas magnetflöde ihop med statorflödet och sedan kan maskinen fortsätta att rotera. Om energi matas in via rotoraxeln går den som generator och om energi tas ut går den som motor. Den går alltid med ett exakt varvtal styrt av nätspänningens frekvens. Startproblemen gör att den mycket sällan används som motor men däremot är i princip alla kraftverksgeneratorer av synkronmaskintyp. Växelströmsgeneratorer i bilar är också synkronmaskiner. Asynkronmaskinen Rotorn i en asynkronmaskin består av en s.k. burlindning. Det är inte någon lindning i ordets normala bemärkelse utan egentligen ett antal aluminiumstavar i spår i järnkärnan. Dessa aluminiumstavar är i båda ändarna förbundna med en kortslutningsring. Därav kommer maskinens korrekta namn, kortsluten asynkronmaskin. Funktionen och den fortsatta beskrivningen görs här för motordrift. Maskinen fungerar dock alldeles utmärkt även som generator. T.ex. är många vindkraftverk och små vattenkraftverk försedda med asynkronmaskiner som generatorer.
Då 3-fas växelspänning ansluts till statorlindningen och magnetfältet roterar kommer detta att passera förbi rotorstavarna. Ett magnetfält som rör sig i förhållande till en ledare inducerar en spänning i ledaren. Eftersom ledarna är kortslutna i ändarna kommer spänningen att ge en hög ström i ledaren (rotorstaven). En strömgenomfluten ledare omger sig med ett magnetfält. Detta kommer att samverka med det roterande magnetfältet och ledaren (staven) påverkas av en kraft som vill trycka den ut ur magnetfältet. Motorn roterar. Hur fort roterar då rotorn? När rotorvarvtalet börjar närma sig det synkrona varvtalet minskar hastighetsskillnaden mellan det roterande magnetfältet och ledaren varvid den inducerade spänningen, och därmed strömmen, minskar. Då minskar också kraften på staven och rotorn saktar in. Detta innebär att rotorvarvtalet alltid måste vara något lägre än det synkrona varvtalet. Detta kallas för eftersläpning. Eftersläpningen brukar vara 2-10 % av det synkrona varvtalet. Eftersläpningen varierar också med belastningen så att vid tomgång är rotorvarvtalet nära det synkrona för att sedan minska vid ökande belastning. Varvtalet på märkskylten gäller vid märklast. Vanliga märkvarvtal är ca 2800 varv/minut för 2-poliga motorer och ca 1400 varv/minut för 4-poliga. Eftersläpningen brukar betecknas s och kan räknas ut med detta samband: ns n s där n s = det synkrona varvtalet och n = märkvarvtalet. n Märkskylt s På maskinens märkskylt finns upptagna, utöver fabrikantens namn, maskinens typ och serienummer, uppgifter om motorn vid normal drift, vid märkdrift. Dit hör de spänningar och strömmar maskinen är avsedd för, effektfaktor (cos ), varvtal m.m. Observera att effektangivelsen på märkskylten gäller mekanisk uteffekt. Ibland finns också information om kapsling, isolation, kylmetoder osv.
Figuren nedan visar en märkskylt för en motor med spänningsområden vid både 50 och 60 Hz. Data för 50 Hz står till vänster om snedstrecket och för 60 Hz till höger. ABB Motors Motor 3 50/60 Hz IEC 34-1 MBT 112M 2860/3460 r/min 4/4,6 kw Cl. F cos = 0,90 380-420/440-480 VY 8,1/8,1 A 220-240/250-280 V 14,0/14,0 A No.MK 142 031-AS IP55 30 kg Motorns ineffekt anges normalt inte utan den får räknas ut med effektformeln: P 3-fas = U h I Linje cos 3 Motorns verkningsgrad anges normalt inte heller på märkskylten utan fås från datablad eller räknas ut med: Put Pin Verkningsgraden är alltid <1. Märkningen IP55 i mitten på nedersta raden anger maskinens täthet mot inträngning av vatten och damm. Första siffran anger skyddet mot inträngning av föremål, andra inträngning av vatten. Skalan går från IP00 (inget skydd alls) till IP68 (tryckvattentätt). Normalt beröringsskydd i torra lokaler brukar vara IP20, kapsling för industrimiljö IP43, damm och vattentätt IP67. För mer detaljerad information se under rubriken Kapslingsklasser i avsnittet om Manöver och skyddsapparater. Class F som står mitt på skylten anger isolationens temperaturklass, d.v.s. hur varm lindningen får bli innan isolationen börjar ta skada. De vanligaste isolationsklasserna är: E 120 C B 130 C F 155 C H 180 C De ovan angivna temperaturerna är absoluta maxtemperaturer. Om dessa överskrids halveras livslängden på isolationen för var tionde grads övertemperatur. Vid 20 C övertemperatur är då livslängden nere under ¼ av ordinarie livslängd och vid 40 C övertemperatur endast ca 5%. Till grund för ovanstående temperaturer ligger följande diagram, se nästa sida.
E 120 B 130 F 155 H 180 15 Hot spot-marginal 10 5 10 Max tillåten temperaturstegring 75 80 105 125 40 40 40 40 Maximal omgivningstemperatur Maximal omgivningstemperatur antas hela tiden vara 40 C. För att ovan angivna temperaturer inte skall överskridas i någon punkt på lindningen måste det också finnas en säkerhetsmarginal, hot spot-marginal. Denna sätts till 5-15 C. Hot spot-marginalen behövs eftersom det är nästan omöjligt att mäta temperaturen på varmaste punkten inuti en motor under drift. Temperaturen erhålls istället genom att lindningsresistansen mäts i kallt tillstånd samt vid drift. Ur dessa värden kan sedan drifttemperaturen beräknas. Detta blir då en medeltemperatur utan hänsyn till eventuella extra varma punkter. Resterande temperaturområde upp till maxtemperatur blir den maximalt tillåtna temperaturstegringen vid drift. Ibland förekommer också motorer tillverkade med isolationsklass F men stämplade för temperaturstegring enligt den lägre klassen B. Detta ger då en extra säkerhetsmarginal på 25 C som kan utnyttjas till: - högre omgivningstemperatur - ökad livslängd - ökat effektuttag (ca 12%) genom större överbelastbarhet - större tolerans mot spänningsvariationer - bättre tålighet vid frekvensomriktardrift (dålig kurvform ger större förluster) Ovanstående driftförhållanden gäller för maskiner placerade på lägre höjd än 1000 m över havet. Om maskinen placeras på högre höjder måste en reduktionsfaktor användas om det inte kompenseras av motsvarande sänkning av omgivningstemperaturen. Uppställning och drift av maskiner i stark kyla och hög luftfuktighet kan ställa till problem. Stark kyla kan ge smörjningsproblem i lagren och fuktighet kan ge kondensproblem. Dessa behandlas dock inte i detta avsnitt utan hänskjuts till avsnittet om uppställning.
Inkoppling Trefasmotorer kan i regel kopplas om för två spänningar genom att statorlindningen kopplas i Y eller i (D). På märkskylten finns normalt angivet båda de spänningar som maskinen kan anslutas till. I exemplet i figuren nedan är de normenliga beteckningarna för uttagen införda. Där visas också kopplingen av lindningarna samt hur kopplingsblecken skall placeras för anslutning till 230 V respektive 400 V huvudspänning (D- resp. Y-koppling). W2 L1 U1 U1 L1 W1 L3 V2 V1 U2 L2 L3 W1 U2 V2 W2 V1 L2 W2 U2 V2 W2 U2 V2 U1 V1 W1 U1 V1 W1 L1 L2 L3 D koppling 230 V L1 L2 L3 Y koppling 400 V Denna motor är alltså lindad för att ha spänningen 230 V över varje lindning och skall Y- kopplas vid anslutning till vårt vanliga 400 V trefasnät här i Sverige men skall D-kopplas vid anslutning till ett 230 V elnät i t.ex. Norge. Det finns också motorer tillverkade med märkspänning 690/400 V, alltså Y-koppling vid 690 V och D-koppling vid 400 V, så det gäller att se upp då motorn skall kopplas in. Rotationsriktning Den ända som normalt är motorns drivända (ändan med axeln) definieras som D-ända. Om nätet ansluts till en trefasmotors statoruttag, märkta U, V och W och nätets fasföljd är L1, L2, L3 får motorn medurs rotationsriktning, sedd mot D ändan. Om motsatt rotationsriktning önskas, växlas två av de matande faserna.
Moment Momentkurvan för alla asynkronmaskiner har samma generella utseende. Momentet har ett maximum, kippmoment, M k. Detta är oftast 2-3 gånger högre än det normala driftmomentet. s på x-axeln anger eftersläpningen. Denna är vid normal drift bara ca 3-5% (0,03-0,05). M M k Motor med dubbelspårrotor Normal drift M start Sadelpunkt 0 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0-0,2-0,4 0 Motströmsbroms (omvänd rotationsriktning, förluster i maskinen, ej generatordrift) Motor Generator (Översynkront) Figuren visar att startmomentet är betydligt lägre än kippmomentet. För tung last kan göra att starten misslyckas. Därför utförs de flesta asynkronmotorer med dubbelspårrotor vilket förbättrar startmomentet väsentligt samtidigt som det i viss mån begränsar startströmmarna. Det är också viktigt att se till att lastens moment aldrig överstiger kippmomentet eftersom motorn då stannar. Momentkurvan visar också att om maskinen drivs med ett varvtal något över det synkrona (negativ eftersläpning) går den som generator och matar ut energi på nätet. Motströmsbromsning inträder då motorn roterar åt ett håll samtidigt som nätspänningens fasföljd hastigt växlas och statorfältet därmed byter rotationsriktning. Detta ger ett mycket kraftigt bromsmoment, särskilt i motorer med dubbelspårrotor, men ger naturligtvis stora påfrestningar på både elnät och mekaniska komponenter kring motorn. s k n o s n
U2 V2 W2 6 4 2 U1 V1 W1 1 3 5 2 4 6 1 3 5 6 4 2 6 4 2 1 3 5 1 3 5 Start I startögonblicket, då rotorn står stilla, kan motorn jämföras med en kortsluten transformator. Hastighetsskillnaden mellan det roterande magnetfältet och den stillastående rotorn är mycket stor. Strömmen i rotorstavarna blir stor och kraften på rotorn stor vilket ger motorn ett bra startmoment. En nackdel är dock att startströmmen blir mycket hög. Om inga speciella åtgärder vidtas kan startströmmen bli upp till 8 ggr märkströmmen (vanligen 4 6 ggr). Dessa strömmar avtar snabbt när rotorn kommer upp i varv och är normalt inte skadliga för motorn. Strömmarna kan dock ge oönskade spänningsfall i nätet. Eldistributörerna föreskriver därför hur stor motoreffekt som får direktstartas på det allmänna distributionsnätet. Normalt gäller att motorer över 5 kw skall förses med startanordning som reducerar startströmmen. Specialtillstånd kan erhållas för direktstart av större motorer. För att reducera startströmmen finns flera olika metoder varav numera i princip bara två används: Y/D-start och mjukstartare. I äldre anläggningar förekommer också släpringade motorer som också är ett sätt att få ned startströmmen. Y/D-start Det enklaste sättet att begränsa startströmmarna är att använda Y-D-kopplare. Spänningen slås på med motorns statorlindningar Y-kopplade och strömmarna blir därvid 1 / 3 av motsvarande strömmar med D-koppling. Rotorn börjar gå upp i varv och vid en lämplig tidpunkt slås den över till D. Nackdelen med metoden är att startmomentet också minskar till en tredjedel jämfört med momentet vid direktstart. Detta gör dels att vissa laster kanske inte kan startas i Y-läget över huvud taget, dels att starttiden blir mycket längre vilket medför ökade termiska påkänningar på motorn. L1 L2 L3 -F2 -F1 -S1 11 12 -B1 95 96 -S2 13 14 -Q1 45 46 -Q2 -Q3 21 22 A1 A2 -Q3 -Q1 -Q1 13 14 A1 -Q1 A2 -B1 I> I> I> -Q1 37 38 -Q3 -Q2 21 22 A1 A2 -Q2 -M1 M 3
Mjukstartaren Mjukstartaren består av en tyristorreglerutrustning (i princip en trefas dimmer) vars tändvinkel styrs av en mikroprocessor. Genom att successivt minska tändvinkeln ökas spänningen till motorn under startförloppet. Vid tändvinkeln 0 får maskinen full spänning. Starttiden är oftast lätt inställbar för anpassning till olika drifter. Observera att mjukstartaren inte är användbar för att sänka motorns varvtal. Om en asynkronmotor körs med för låg spänning går den förmodligen saktare men kommer snabbt att bli överhettad och förstöras. För mer ingående beskrivning av mjukstartarens funktion och uppbyggnad se elektronikkapitlet. Släpringade motorer I en släpringad motor är rotorn utförd med en trefas lindning istället för den ovan beskrivna buren. Rotorlindningens ändar är anslutna till var sin släpring på rotoraxeln. Via dessa släpringar och elborstar kan rotorlindningen anslutas till yttre resistanser och därigenom kan rotorlindningens totala resistans påverkas. En hög rotorresistans ger en begränsning av motorns startström samtidigt som den ger ett bra startmoment. Hög resistans ger naturligtvis också stora förluster. Därför används de yttre resistanserna bara under startförloppet. Oftast är startkopplaren tillverkad med resistanser i flera steg vilka successivt bortkopplas under startförloppet. När motorn sedan kommit upp i fullt varvtal kortsluts borstbryggan direkt på motorn för att erhålla så låg rotorresistans som möjligt och därmed så låga förluster som möjligt. Ytterligare en användning för den släpringade motorn är för att, även här i äldre anläggningar, åstadkomma en liten möjlighet till varvtalsreglering. Genom att öka rotorresistansen så ökar motorns eftersläpning och därmed sänks varvtalet. Ökad rotorresistans och eftersläpning bidrar båda till att öka förlusterna och därför får metoden numera anses helt omodern och har spelat ut sin roll. Se även nästa avsnitt.
Varvtalsreglering Asynkronmotorns varvtal bestäms som tidigare visats av frekvensen, poltalet och 120 f (1 s) eftersläpningen enligt: n p Detta innebär att varvtalet kan styras med - statorspänningens frekvens f - poltalet p - eftersläpningen s Reglermetoderna kan uppdelas i: - metoder som sker i princip förlustfritt - metoder som baserar sig på förluster i maskinen. Förlustfria metoder Det vanligaste sättet att ändra varvtalet är att ändra frekvensen på den matande spänningen. Ändring av matningsspänningens frekvens görs med hjälp av en frekvensomriktare. Likriktare 1- eller 3-fas 50 Hz Växelriktare 3-fas 0-100 Hz M En frekvensomriktare består i princip av en likriktardel som tar in den vanliga nätspänningen (1-fas eller 3-fas 50 Hz) och gör om den till en likspänning. Denna laddar upp en stor mellanledskondensator som energibuffert. Likspänningen hackas sedan sönder till en trefas växelspänning av önskad frekvens och spänningsnivå utav en växelriktardel. Regleringen sker så att spänning och frekvens följs åt, varvid det uttagbara momentet hålls konstant. Med moderna frekvensomriktare kan oftast varvtalet regleras från 0 till 200% utav märkvarvtalet. Ofta kan motorn startas från 0 med fullt moment. Reglering över märkvarvtal innebär att momentet blir lägre då spänningen ej längre följer frekvensen. Nackdelar med frekvensomriktare är att ljudnivån och förlusterna i motorn ökar något p.g.a. att matningsspänningen inte är sinusformad. Det kan även uppstå kylningsproblem vid drift på
låga frekvenser med stort moment. En annan stor nackdel är att frekvensomriktarna ger en hel del störningar på elnätet, dels övertoner p.g.a. att likriktarkretsen på ingången endast drar ström från nätet i korta pulser, dels HF-störningar p.g.a. de höga switchfrekvenserna i utspänningen. En annan förlustfri metod att ändra varvtalet är att använda en motor där poltalet kan ändras genom omkopplingar men då handlar det om hel- och halvfart eller polomkoppling enligt de steg som visades i avsnittet om rotorn. En ändring av motorns poltal kräver att motorn förses med olika lindningar en för varje poltal. Dahlandermotorn har endast en lindning, men genom att den är försedd med mittuttag kan omkoppling mellan två poltal ske. För denna motor är förhållandet mellan poltalen alltid två. Vanligast är 2/4- och 4/8-polig motorer. Dahlandermotorn kan ur belastningssynpunkt utföras på två olika sätt: - konstant moment - fläktmoment. Konstant moment Fläktmoment Konstant moment innebär att motorns märkmoment är ungefär det samma vid båda varvtalen. Förhållandet mellan märkeffekterna blir ca 3:2. Detta erhålls genom att lindningarna parallellkopplas i dubbel stjärna (YY) vid höga varvtalet och seriekopplas i triangel (D) vid låga. Därför betecknas denna koppling oftast YY/D. Fläktmoment innebär att motorn är avsedd för belastningar vars moment avtar med varvtalet t.ex. fläktar och pumpar vars moment är kvadratiskt beroende av varvtalet. Förhållandet mellan märkeffekterna blir här ca 5:1. I detta fall kopplas lindningarna i två st. stjärnor, som sinsemellan parallellkopplas, vid höga varvtalet och seriekopplas till en enkel stjärna vid låga. Därav beteckningen YY/Y.
För erhållande av andra varvtalsförhållanden än 2:1 (hel- och halvfart) krävs att motorn har två (eller tre) helt separata lindningar med olika poltal. Förlustbaserade metoder De förlustbaserade metoderna använder sig av eftersläpningen som styrande variabel och här är det i princip endast reglering med rotormotstånd som fortfarande kan finnas kvar i några äldre anläggningar. När rotorkretsens resistans ändras, så ändras också maskinens momentkarakteristik. När motorn belastas med yttre moment såsom figuren här under visar kommer skärningspunkten mellan maskinens momentkurva och den pålagda belastningens kurva att inträffa vid olika varvtal. M Ökande R y R y 5 0 M belastning 0 0 1 2 3 4 5 n I figuren visas att när det yttre rotormotståndet ökar från noll kommer varvtalet att sjunka mer och mer ju högre rotorresistansen blir. Samtidigt ökar förlusterna i rotorn mycket kraftigt. Metoden har en annan nackdel utöver den försämrade verkningsgraden: momentkurvorna i de lägre varvtalsområdena är flacka. Detta betyder att maskinen är mer lastberoende när den drivs nedreglerad, varvtalssänkningen blir stor vid en belastningsökning. Asynkronmaskinens naturliga lastokänslighet, en av dess goda egenskaper, har således gått förlorad. Ytterligare några äldre metoder finns men de har helt spelat ut sin roll och tas inte upp här.
Enfasdrift En normal asynkronmotor kan ges relativt goda driftegenskaper vid enfasdrift om den förses med lämplig kondensator. Kondensatorns storlek sätter den ekonomiska gränsen för enfasdrift till ca 2 kw. Kondensatorn måste klara ca 1,15 ggr nätspänning, och dess storlek skall vara 75 80 µf/kw (60 µf/hk). W2 U2 V2 U1 V1 W1 Drift L Start N Om kondensatorn istället ansluts W1-V1 omkastas rotationsriktningen. Vid enfasdrift kan motorn ge ca 70-80 % av motsvarande trefaseffekt. Samma siffror gäller för momentet. Startmomentet är endast ca 15-20 % av märkmomentet vid trefasdrift. Startmomentet kan förbättras genom att en särskild startkondensator kopplas parallellt med driftkondensatorn. Startkondensatorn skall vara dubbelt så stor som driftkondensatorn och måste kopplas bort då motorn kommit upp till driftvarvtalet.
Små synkronmotorer För drift av programverk, eldrivna klockor och andra apparater som behöver ett noga bestämt, konstant varvtal används ofta små enfas synkronmotorer hopbyggda med en kuggväxel. Uteffekten är oftast bara någon watt. Dessa motorer är uppbyggda med en rotor bestående av en permanentmagnet, oftast bariumferrit, som direkt magnetiserats med det önskade poltalet. 12 eller 24 poler är vanligast. Detta ger varvtalen 500 resp. 250 r/min. Statorn består av en enda lindning. Gavlarna till motorn förses med stansade klor vilka går in i luftgapet mellan statorn och rotorn. Genom att gavlarna monteras så att varannan klo kommer från respektive gavel kommer klorna att ömsom ha magnetisk nord- resp. sydpol. Eftersom statorlindningen matas med växelspänning kommer dessa poler att växla och därigenom erhålls ett roterande magnetfält i statorklorna. Rotorns poler hakar på detta flöde och följer med runt med samma hastighet. En förutsättning för att detta skall kunna ske är att rotorns och belastningens tröghetsmoment inte är högre än att rotorn under en halvperiod hinner att accelerera och flytta sig minst en halv poldelning. Därför är det vanligast med höga poltal. Då blir momentet högre och poldelningen liten. Motortypen har ingen bestämd rotationsriktning utan startar godtyckligt åt vilket håll som helst. Detta är naturligtvis en stor nackdel varför de flesta motorer förses med en mekanisk backspärr. Om rotorn startar åt fel håll studsar den mot backspärren och vänder till rätt rotationsriktning. Ett sådant arrangemang innebär också en del nackdelar i form av slitage och att det ej är möjligt att ändra rotationsriktning på motorn.
Kondensatormotorer Enfas asynkronmotorer förekommer i storlekar upp till ett par kw, och används i hushållsmaskiner och i mindre verktygsmaskiner m.m. När en trefaslindning matas med trefas strömmar ger dessa upphov till ett roterande flöde. När enfaslindningen matas med enfas ström alstras ett pulserande flöde. Detta pulserande flöde kan dock betraktas som summan av två motroterande flöden. Vart och ett av dessa flöden ger upphov till moment i rotorn. Dessa två moment är motriktade och nedan visas momentkurvan för båda. M M+ Maskinens moment n M- Summan av de två delmomentkurvorna M+ och M- ger motorns momentkurva M. Här framgår också att motorn inte utvecklar något moment vid stillastående. Den måste ges en begynnelsehastighet utifrån för att komma i ett område där moment finns. Därifrån accelererar motorn sedan till fullt varvtal. För att avhjälpa den stora nackdelen som avsaknad av startmoment innebär, förses motorn med någon form av hjälpkrets som åstadkommer det nödvändiga roterande flödet. För detta ändamål används oftast en hjälpfas (hjälplindning) och ofta också en startkondensator. Hjälpfasen är klent byggd och ligger vinkelrätt mot huvudfasen. En eller flera kondensatorer kan kopplas in i kretsen för att förbättra motorns egenskaper. Vissa motorer är försedda med en centrifugalbrytare som kopplar bort hjälpkretsen då driftvarvtal har uppnåtts. Enfasmotorerna namnges och klassificeras efter den metod som används för att alstra startmoment.
Tre typer förekommer, och de har var sin internationell beteckning: - CSIR-motor (Capacitor Start, Induction Run). Start med kondensator inkopplad, drift utan. - PSC-motor (Permanent Split Capacitor). En kondensator inkopplad i start och drift. - CSR-motor (Capacitor Start and Run). Start med två kondensatorer, drift med en inkopplad. A A S C S S C R C S CSIR-motor CSR-motor A S C R A = Arbetslindning S = Startlindning C R = Driftkondensator C S = Startkondensator PSC-motor
Skärmpolmotorer Motorn, som är en enfas asynkronmotor, är den billigaste och enklaste av alla elektriska småmotorer och förekommer i storlekar upp till några tiotals watt. Polerna förses med kortslutningsringar, ringar av massiv koppar eller aluminium som omsluter en del av varje pol. Dessa ringar bromsar upp den del av flödet som omsluts av ringarna och skapar därmed en fasförskjutning mellan det flödet och det oomslutna flödet. Detta resulterar i ett roterande fält i maskinen vilket alstrar moment på samma sätt som i trefasmotorn. Denna motortyp tillverkas oftast tvåpolig men även 4- och 6-poliga varianter förekommer. Hastigheten på det roterande fältet blir samma som det synkrona varvtalet för respektive poltal. Rotorn är uppbyggd på precis samma sätt som för den trefasiga asynkronmotorn d.v.s. som en burlindad rotor med aluminiumstavar i en järnkärna och kortslutningsringar i ändarna. Eftersläpningen är något större (5-10%) för denna typ av motor än för en trefas asynkronmotor. Verkningsgraden är ganska dålig, ca 25%, men det gör inte så mycket eftersom det ändå bara handlar om småeffekter. Startmomentet är ganska lågt men kan förbättras genom att rotorn konstrueras med relativt hög resistans i rotorstavarna. Denna typ av motor kan ganska enkelt varvtalsregleras genom spänningsreglering. Det som då sker är att rotorns eftersläpning ökar p.g.a. att motorn inte orkar gå så fort. Detta ger större förluster i rotorn men eftersom det totalt sett handlar om så små effekter gör inte detta något. De flesta motorer av denna typ klarar detta.