Gebruiker:PieterJanR/Reluctantiemotor

Rotor en stator van een geschakelde reluctantiemotor

Een reluctantiemotor is een type elektromotor waarbij het koppel in de rotor uitsluitend door de magnetische weerstand, ook wel reluctantiekracht genoemd, wordt opgewerkt en niet in belangrijke mate door de Lorentzkracht, zoals bij magnetisch bekrachtigde motoren. Reluctantiemotoren zijn niet voorzien van permanente magneten en hebben ook geen elektrische wikkelingen op de rotor nodig. De rotor heeft uitsluitend uitspringende polen en bestaat uit zachtmagnetisch materiaal, zoals weekijzer.

Werking en constructie

Een reluctantiemotor heeft een cilindrische rotor die opgebouwd is uit weekijzeren lamellen.

De SR-technologie is gebaseerd op het principe dat een ijzeren kern zich in de minimale reluctantiepositie uitlijnt wanneer er een magnetisch veld op wordt toegepast. SR-motoren hebben ingebouwde uitspringende polen op zowel de rotor als de stator, waarbij de statorpolen zijn voorzien van elektrische wikkelingen die in fases zijn geordend.

Wanneer de uitspringende pool van een rotor op één lijn ligt met de uitspringende pool van de stator, dan bevindt de rotor zich in de positie met minimale reluctantie, ofwel de hoeveelheid magnetische weerstand is op dit punt het laagst en is "volledig uitgelijnd". Wanneer een statorpool is uitgelijnd met de inkepingen/barrières/sleuven van de rotor dan bevindt de rotor zich in de positie met maximale reluctantie, ofwel "volledig niet uitgelijnd". Vanwege het behoud van energie zal de rotor altijd naar de positie met de kleinste magnetische weestand bewegen, en is er een "tegenzin"-koppel dat wordt geproduceerd wanneer de rotor volledig niet is uitgelijnd. Dit koppel zal de rotor naar de dichtstbijzijnde opvallende statorpool trekken en rotatie veroorzaken. Indien correct getimed met behulp van besturingssystemen of specifieke rotorgeometrie, kan dit effect een continue rotatie van de rotor creëren.

Voordelen

• Eenvoudige constructie omdat er geen sleepringen, geen koolborstels en geen veldwikkelingen in de rotor aanwezig zijn.
• Gunstige rendement
• Weinig onderhoud en een hoge efficiëntie

Nadelen

Het belangrijkste nadeel van de reluctantiemotor is het pulserende koppel, dat vooral optreedt bij kleine aantal statorpolen. Andere nadelen zijn pulserende radiale krachten tussen rotor en stator, die de lagers belasten en verantwoordelijk zijn voor een relatief hoog geluidsniveau. Daarnaast is er een blindstroom nodig om het draaiveld op te bouwen, zoals bij de asynchrone machine. Deze blindstroom verhoogt het schijnbare vermogen van de elektronische omzetter.

Vergeleken met elektromotoren met magneetbekrachtiging, zoals synchrone motoren, hebben reluctantiemotoren een lage koppeldichtheid. Dit betekend dat het nominale koppel, gebaseerd op hetzelfde volume van de machine, lager is.

Soorten

Er zijn vier typen reluctantiemotoren:

Synchrone reluctantiemotor

De synchrone reluctantiemotor (SynRM) heeft, zoals bij een inductiemotor, een gewikkelde meerfasige stator. Het grote verschil tussen een inductie- en de synchrone reluctantiemotor zit vooral in uitvoering van de rotor. In plaats van een kooianker zoals bij een inductiemotor heeft de reluctantiemotor een rotor die bestaat uit gestanst blik. Het aantal polen op de rotor is gelijk aan het aantal polen op de stator en moet altijd even zijn, meestal 4 of 6. Dit type motor moet worden aangestuurd met een frequentieregelaar omdat direct aanlopen vanaf het net meestal niet mogelijk is.

Asynchrone motor met reluctantie-koppel

Als de frequentieomvormer achterwege moet blijven, kan de rotor worden voorzien van een kooianker, zoals bij asynchrone motoren. Hij start dan op als een asynchrone motor totdat deze dicht bij de asynchrone evenwichtstoestand is. Op dat moment gaat het reluctantie-effect overheersen en gaat de rotor synchroon lopen met het draaiveld in de stator.

Geschakelde reluctantiemotor

Geschakelde reluctantiemotoren (SRM, ook SR-drive genoemd) hebben een verschillend aantal uitsparingen of polen op de rotor en de stator. Over het algemeen heeft een geschakelde reluctantiemotor drie of meer fasen, echter er zijn ook speciale uitvoeringen met slechts twee of een fase. Hierbij wordt de positie van de rotor in de gaten gehouden door een regeleenheid, die het koppel van de SRM regelt door de stroom in de motorwikkelingen aan te passen.

Veelgebruikte toepassingen zijn onder meer toepassingen waarbij de rotor gedurende lange perioden stationair moet worden gehouden.

Reluctantie-stappenmotor

Een reluctantie-stappenmotor is vrijwel identiek opgebouwd als een geschakelde reluctantiemotor. Het verschil is dat er wordt geschakeld zonder kennis van de rotorstand, waardoor dit type motor eenvoudiger maar minder betrouwbaar wordt. In tegenstelling tot andere stappenmotoren is de reluctantie stappenmotor niet in staat om zijn positie vast te houden in spanningsloze toestand.

Toepassingen

Reluctantiemotoren zijn zeer geschikt voor middelgrote aandrijvingen met een lage inschakelduur. Door hun eenvoudige en robuuste bouw (bijv. geen rotorwikkeling of magneten) zijn ze bruikbaar in ruwe omgevingen.

Kleine reluctantiemotoren worden gebruikt voor toepassingen waar een constante snelheid is vereist, zoals elektrische timers, signaleringsapparaten, opname-instrumenten, enz.

Bronnen, noten en/of referenties