De fleste nye el-biler drives av en asynkron vekselstrømsmotor. Hvorfor? Hvordan? Er den så mye bedre? Og hvordan får den vekselstrøm fra et likestrøms-batteri?
Bildet øverst: Asynkrone motorer og kraftige batterier gjør at det for en god stund siden ble startet en egen variant av Formelløp, type E. Her tester ABB neste versjon toppracer for fullt. (Foto: ABB)
Av Stein Bekkevold
En asynkron elmotor er en enkel maskin som drives av et roterende magnetfelt, skapt av vekselstrøm – og rotoren går saktere enn magnetfeltet – elektrofolk kaller dette sakking. Derfor kalles motoren asynkron. Noe skal jo ting hete.
Statoren er den stillestående delen i en slik elmotor, og den er helt lik den i en synkron – og går ofte med trefase strøm. Tre faser betyr at én ledning styrer strøm inn, og én styrer den tilbake, mens den tredje går til jord, for sikkerhets skyld.
Her er en asynkron industrimotor med motorhus og stator til høyre og rotor til venstre; i huset sitter viklinger der et magnetfelt roterer og drar med seg rotoren. Med egen type koblinger og styring bygges slike, litt enklere, lettere og billigere – for elbiler. (Foto: Clarke Motors)
Turtalls-styring
Rotoren i en asynkronmotor er ofte av kortslutningstype, uten elektriske kontakter (slepere). Det gjør motoren smart, driftssikker og billig. Viklingen som skaper det snurrende magnetfeltet – det som drar rotoren rundt – har staver av kobber og aluminium. De er kortsluttet i begge ender.
Når motoren jobber lett, nærmer rotorens turtall seg statorens. Samtidig synker dreiemomentet mot null, og motoren når aldri synkronisert turtall. Sånn er det. Asynkronmotorer får fullt pådrag når du slår på strømmen, de har svært høyt startmoment. Dette styres med en stjerne/trekant-vender.
Motoren kan også ha sleperinger og styrte motstander i rotorkretsen, og kan da startes mykt med godt styrt turtall; ofte brukt i tog og trikk. Enda en type turtallsstyring kan ha valgbart poltall, noe elfolk kaller en dahlander-kopling. Nok en type regulering er å bruke tyristorbasert frekvensomformer. Større lokomotiver har gjerne slike.
Dreiefelt
Kobbertrådene i statoren skaper et dreiefelt (roterende magnetfelt). Turtallet er bestemt av frekvens og vikling. Dreiefeltet skaper vekselspenninger i rotorens viklinger. Det oppstår strømmer som sammen med dreiefeltet gir trekkkraft og dreiemoment – og rotoren snurrer sammen med feltet. Intrikat elektroteknikk, dette.
For å skape slike induserte rotorspenninger, og dreiemoment, må det være ulik hastighet mellom statorfeltet og rotoren. Rotoren vil derfor alltid gå asynkront. Sakking kommer av belastningen på motoren, altså jobben den gjør.
Nicola Tesla
Og – som sagt – hvordan kan dette vidunderet få vekselstrøm fra et batteri som lagrer likestrøm? Jo: En vekselretter er et apparat som omformer likespenning til vekselspenning, den er det motsatte av en likeretter. Den jobber ofte ved at batteristrømmen først økes til høy spenning, og så hakkes opp i en høyfrekvent puls, med sinusform i utgangen. Vekselstrøm. Oppfunnet for lenge siden av geniet Nicola Tesla (født 1856 i Kroatia), som døde fattig i New York i 1943.
Og nå kan du enda mer om dagens elbiler. Senere ser vi på kommende batteriteknikk.
