Charles Proteus Steinmetzin ensimmäinen työ Amerikkaan saapumisen jälkeen oli tutkia harjatun kommutaattorimoottorin vaihtovirtaversion suunnittelussa ilmenneitä ongelmia. Tilanne oli niin paha, ettei moottoreita voitu suunnitella ennen varsinaista rakentamista.

moottorirakenteen onnistumista tai epäonnistumista ei tiedetä ennen kuin se on todella rakennettu ja testattu. Hän muotoili magneettisen hystereesin lait ratkaisun löytämiseksi. Hystereesi on jäljessä magneettikentän voimakkuudesta verrattuna magnetointivoimaan. Tämä aiheuttaa häviön, jota ei esiinny DC-magneettiikassa.

matalat hystereesiseokset ja metalliseoksen hajottaminen ohuiksi eristetyiksi laminoinneiksi mahdollistivat AC-kommutaattorimoottoreiden tarkan suunnittelun ennen rakentamista.

VAIHTOVIRTAKOMMUTAATTORIMOOTTOREILLA on vastaavien TASAVIRTAMOOTTOREIDEN tavoin suurempi Käynnistysmomentti ja suurempi kierrosnopeus kuin vaihtovirtaa käyttävillä induktiomoottoreilla.

sarjamoottori toimii selvästi yli tavanomaisen VAIHTOVIRTAMOOTTORIN synkronisen nopeuden. VAIHTOVIRTAKOMMUTAATTORIMOOTTORIT voivat olla joko yksivaiheisia tai monivaiheisia. Yksivaiheinen AC-versio kärsii kaksirivisen taajuuden momenttipulssin, jota ei esiinny polyfaasimoottorissa.

koska kommutaattorimoottori voi toimia paljon suuremmalla nopeudella kuin induktiomoottori, se voi tuottaa enemmän tehoa kuin samankokoinen induktiomoottori. Kommutaattorimoottorit eivät kuitenkaan ole yhtä huoltovapaita kuin induktiomoottorit harjan ja kommutaattorin kulumisen vuoksi.

yksivaiheinen Sarjamoottori

Jos laminoidulla kentällä varustettu TASAVIRTASARJAN moottori kytketään vaihtovirtaan, kenttäkelan viiveellä tapahtuva reaktanssi pienentää kenttävirtaa huomattavasti. Vaikka tällainen moottori pyörii, toiminta on marginaalinen.

käynnistettäessä harjojen oikosulkemiin kommutaattorisegmentteihin kytketyt armatuurin käämit näyttävät oikosulkevan muuntajan kääntyvän kenttään. Tämä aiheuttaa harjojen huomattavaa kipinöintiä ja kipinöintiä, kun varsi alkaa kääntyä.

Tämä on pienempi ongelma nopeuden kasvaessa, mikä jakaa kipinöinnin ja kipinöinnin kommutaattorisegmenttien välillä viiveellä reaktanssi-ja kipinöintiharjat ovat siedettäviä vain hyvin pienissä kompensoimattomissa sarjan VAIHTOVIRTAMOOTTOREISSA, joita käytetään suurella nopeudella. Käsiporakoneita ja keittiösekoittimia pienemmät Vaihtovirtamoottorit voivat olla korvauksettomia. (Kuva alla)

kompensoimaton sarjan vaihtovirtamoottori

kompensoitu Sarjamoottori

valokaarta ja kipinöintiä lievennetään sijoittamalla staattorin kompensoiva käämitys sarjaan siten, että sen magnetomotorinen voima (mmf) kumoaa armature AC mmf.

pienempi Moottorin ilmaväli ja vähemmän kenttäkierroksia vähentävät viiveellä etenevää reaktanssia sarjoissa armatuurin parantaessa tehokerrointa. Kaikki muut paitsi hyvin pienet Vaihtovirtamoottorit käyttävät kompensoivia käämejä. Yhtä suurissa kuin keittiösekoittimessa tai suuremmissa moottoreissa käytetään kompensoituja staattorikäämejä.

kompensoitu sarjan vaihtovirtamoottori

Yleismoottori

on mahdollista suunnitella pieniä (alle 300 watin) YLEISMOOTTOREITA, jotka toimivat joko tasavirtaa tai vaihtovirtaa käyttäen. Hyvin pienet yleismoottorit voivat olla korvauksettomia. Suuremmat nopeammat yleismoottorit käyttävät kompensoivaa käämitystä.

moottori käy hitaammin vaihtovirtaa kuin tasavirtaa vaihtovirtaa vastaan kohtaamansa reaktanssin vuoksi. Siniaaltojen huiput kuitenkin kyllästävät magneettisen reitin, joka vähentää KOKONAISVUOTA DC-arvon alapuolelle, mikä lisää ”sarjan” moottorin nopeutta.

näin kompensoivat vaikutukset johtavat lähes vakionopeuteen DC: stä 60 Hz: iin. Pienellä linjalla toimivat laitteet, kuten porat, Pölynimurit ja sekoittimet, jotka vaativat 3 000-10 000 kierrosta minuutissa, käyttävät yleismoottoreita.

kuitenkin kiinteän olomuodon tasasuuntaajien ja edullisten kestomagneettien kehitys tekee DC-kestomagneettimoottorista varteenotettavan vaihtoehdon.

Repulsiomoottori

repulsiomoottori koostuu VAIHTOVIRTAJÄNNITTEESEEN suoraan kytketystä kentästä ja parista oikosulkuharjoja, jotka ovat 15° – 25°: n päässä kenttäakselista. Kenttä indusoi virran oikosulkuun, jonka magneettikenttä vastustaa kenttäkäämien virtaa.

nopeutta voidaan säädellä pyörittämällä harjoja kenttäakseliin nähden. Tämä moottori on ylivoimainen työmatka alle synkroninen nopeus, huonompi työmatka yli synkroninen nopeus. Matala käynnistysvirta tuottaa suuren käynnistysmomentin.

repulsion AC-moottori

Repulsion käynnistys induktiomoottori

kun induktiomoottori ajaa kovaa käynnistyskuormaa kompressorin tavoin, voidaan repulsiomoottorin suuri käynnistysmomentti ottaa käyttöön. Induktiomoottorin roottorin käämit tuodaan ulos kommutaattorisegmenteille käynnistämistä varten parilla oikosulkuharjalla.

lähellä ajonopeutta keskipakokytkin shortsaa kaikki kommutaattorin segmentit, jolloin oravahäkin roottorin vaikutus. Siveltimiä voidaan myös nostaa, jotta siveltimen käyttöikä pitenisi. Käynnistysmomentti on 300-600 prosenttia täyden kierrosnopeuden arvosta, kun se puhtaan induktiomoottorin kohdalla on alle 200 prosenttia.

Yhteenveto: Vaihtovirtamoottorit

• yksivaiheinen sarjamoottori on yritys rakentaa TASAVIRTAKOMMUTAATTORIMOOTTORI. Tuloksena oleva moottori on käytännöllinen vain pienimmissä kokoluokissa.
• kompensoivan käämin lisääminen tuottaa kompensoidun sarjamoottorin voittaen liiallisen kommutaattorin kipinöinnin. Useimmat Vaihtovirtamoottorit ovat tätä tyyppiä. Suurella nopeudella tämä moottori antaa enemmän tehoa kuin samankokoinen induktiomoottori, mutta se ei ole huoltovapaa.
• on mahdollista valmistaa pieniä LAITEMOOTTOREITA, joiden voimanlähteenä on joko vaihtovirtaa tai tasavirtaa. Tämä tunnetaan yleismoottorina.
• VAIHTOVIIVA on suoraan yhteydessä repulsiomoottorin staattoriin siveltimien oikosulkevalla kommutaattorilla.
• sisäänvedettävät oikosulkuharjat voivat käynnistää haavaroottorin induktiomoottorin. Tätä kutsutaan hylkimisreaktion käynnistys-induktiomoottoriksi.