Induktionsmotor

TEILE UND MATERIALIEN

• Wechselstromquelle:120VAC
• Kondensator, 3,3 µF (oder 2,2 µF) 120 VAC oder 350 VDC, nicht polarisiert
• 15 bis 25 Watt Glühlampe oder 820Ω 25 Watt Widerstände
• #32 AWG Magnetdraht
• Holzbrett ca. 5 Zoll im Quadrat.
• Netzkabel mit Stecker
• 1,75 Zoll Durchmesser Pappschlauch (Toilettenpapierrolle)
• Lampenfassung

• Wechselstromquelle:220VAC
• Kondensator, 1,5 µF 240VAC oder 680VDC, nicht polarisiert
• 25 bis 40 Watt Glühlampe oder 820Ω 25 Watt Widerstände
• #32 AWG Magnetdraht
• Holzbrett ca. 15cm. quadratisch.
• Netzkabel mit Stecker
• 4,5 bis 5 cm. Durchm. Pappschlauch.
• Lampenfassung

QUERVERWEISE

Lektionen in Stromkreisen , Band 2, Kapitel 13:„Wechselstrommotoren“, „Einphasen-Asynchronmotoren“, „Permanenter Split-Capacitor-Motor“.

LERNZIELE

• Um einen AC-Dauerkondensator-Split-Phase-Induktionsmotor zu bauen.
• Um die Einfachheit des AC-Induktionsmotors zu veranschaulichen.

SCHEMATISCHES DIAGRAMM

ILLUSTRATION

ANLEITUNG

Je nach Verfügbarkeit von 120 VAC oder 220 VAC stehen zwei Stücklisten zur Auswahl. Wählen Sie das für Ihren Standort aus. Diese Anleitung gilt für die 120VAC-Version.

Dies ist eine vereinfachte Version eines „Dauerkondensator-Split-Phase-Induktionsmotors“. Mit Vereinfachung meinen wir, dass die Spulen nur einige hundert Drahtwindungen anstelle von einigen tausend benötigen. Das lässt sich leichter wickeln. Das größere Modell mit einigen Tausend Umdrehungen ist jedoch beeindruckend. Es gibt zwei Statorspulen, wie in der Abbildung oben gezeigt. Ungefähr 440 Windungen von emailliertem Magnetdraht #32 AWG (American Wire Gauge) werden über eine 1-Zoll-Länge eines etwas längeren Abschnitts einer Toilettenpapierröhre mit einem Durchmesser von 1,75 Zoll gewickelt. Um das Zählen der Windungen zu vermeiden, wickeln Sie vier Lagen Magnetdraht über eine Breite von einem Zoll des Rohres eng zusammen. Siehe (b) oben. Lassen Sie ein paar Zentimeter Magnetdraht für die Leitungen. Kleben Sie die Anfangsleitung in der Nähe des Endes des Rohres so, dass die Wicklungen das Band bedecken und verankern. Schneiden Sie die endgültige Breite der Kartonröhre erst ab, wenn das Wickeln abgeschlossen ist. Schließen Sie Wind eine einzelne Schicht. Kleben oder zementieren Sie die erste Schicht, um ein Abwickeln zu verhindern, bevor Sie mit der zweiten Schicht fortfahren. Obwohl es möglich ist, zusätzliche Schichten direkt über vorhandene Schichten zu wickeln, sollten Sie erwägen, Klebeband oder Papier zwischen den Schichten anzubringen, wie in Schema (b) gezeigt. Nachdem vier Lagen gewickelt sind, kleben Sie die Wicklungen fest.

Wenn es zu schwierig ist, vier Lagen Magnetdraht zu eng zu wickeln, wickeln Sie 440 Windungen des Magnetdrahts über das Ende der Pappröhre. Die Spule im eng gewickelten Stil lässt sich jedoch leichter an der Fußleiste befestigen. Halten Sie die Wicklungen innerhalb einer Länge von einem Zoll.

Schneiden Sie die fertige Wicklung vom Ende der Pappröhre mit einem Rasiermesser ab und lassen Sie die Form ein wenig über die Wicklung hinausragen. Entfernen Sie die Emaille von den Enden des Paars der Anschlussdrähte mit Sandpapier. Spleißen Sie die blanken Enden mit einem dickeren isolierten Anschlussdraht. Löten Sie den Spleiß. Mit Klebeband oder Schrumpfschlauch isolieren. Sichern Sie den Spleiß am Spulenkörper. Fahren Sie dann mit einer zweiten identischen Spule fort.

Siehe sowohl den Schaltplan als auch die Abbildung für den Zusammenbau. Beachten Sie, dass die Spulen im rechten Winkel montiert sind. Sie können auf eine isolierende Sockelleiste wie Holz zementiert werden. Die 25-Watt-Lampe ist mit einer Spule in Reihe geschaltet. Dies begrenzt den durch die Spule fließenden Strom. Die Lampe ist ein Ersatz für einen 820 Ω Leistungswiderstand. Der Kondensator ist mit der anderen Spule in Reihe geschaltet. Es begrenzt auch den Strom durch die Spule. Darüber hinaus sorgt es für eine voreilende Phasenverschiebung des Stroms in Bezug auf die Spannung. Der Schaltplan und die Abbildung zeigen weder Netzschalter noch Sicherung. Fügen Sie diese bei Bedarf hinzu.

Der Rotor muss aus einem ferromagnetischen Material wie einem Dosendeckel oder Flaschenverschluss aus Stahl bestehen. Die Abbildung unten zeigt, wie der Rotor hergestellt wird. Wählen Sie einen kreisförmigen Rotor, der entweder kleiner als die Spulenformen oder etwas größer ist. Verwenden Sie die Geometrie, um den Mittelpunkt zu lokalisieren und zu markieren. Das Zentrum muss mit Grübchen versehen werden. Wählen Sie einen Nagel mit einem Achtel-Zoll-Durchmesser (einige mm) (a) und feilen oder schleifen Sie die Spitze wie bei (b) gezeigt. Legen Sie den Rotor auf ein Stück Weichholz (c) und schlagen Sie die abgerundete Spitze in die Mitte (d). Üben Sie an einem Stück ähnlichen Altmetalls. Achten Sie darauf, den Rotor nicht zu durchbohren. Ein gewölbter Rotor (f) oder ein Deckel (g) wuchten besser aus als der flache Rotor (e). Der Drehpunkt (e) kann ein gerader Stift sein, der durch einen beweglichen Holzsockel oder durch die Hauptplatine getrieben wird. Die Spitze eines Kugelschreibers funktioniert auch. Wenn der Rotor nicht auf dem Zapfen ausbalanciert, entfernen Sie Metall von der schweren Seite.

Überprüfen Sie die Verkabelung. Überprüfen Sie, ob alle blanken Drähte isoliert sind. Die Schaltung kann ohne den Rotor eingeschaltet werden. Die Lampe sollte leuchten. Beide Spulen erwärmen sich innerhalb weniger Minuten. Die übermäßige Erwärmung bedeutet, dass eine Lampe mit niedrigerer Wattzahl (höheren Widerstand) und ein Kondensator mit niedrigerem Wert in Reihe mit den jeweiligen Spulen ersetzt werden sollten.

Legen Sie den Rotor auf den Zapfen und bewegen Sie ihn zwischen beiden Spulen. Es sollte sich drehen. Je näher es ist, desto schneller sollte es sich drehen. Beide Spulen sollten warm sein, was Leistung anzeigt. Probieren Sie Rotoren in verschiedenen Größen und Ausführungen aus. Versuchen Sie es mit einem kleinen Rotor auf der gegenüberliegenden Seite der Spulen im Vergleich zur Abbildung.

In Ermangelung von #32 AWG Magnetdraht versuchen Sie 440 Windungen mit einem etwas größeren Durchmesser (kleinere AWG-Zahl) Draht. Dies erfordert mehr als 4 Schichten für die erforderlichen Kurven. Ein Nachtlicht ist möglicherweise günstiger als die abgebildete Lampenfassung in voller Größe. Obwohl Nachtlichtbirnen mit 3 oder 7 Watt eine zu geringe Wattleistung haben, passen 15-Watt-Lampen in die Fassung.

VERWANDTES ARBEITSBLATT:

• Arbeitsblatt zur Theorie des Wechselstrommotors
• Arbeitsblatt für AC-Motorsteuerkreise