Technische encyclopedie

Winkler Prins (1975)

Gepubliceerd op 10-01-2025

ELEKTRISCHE AS

betekenis & definitie

(Fr.: axe électrique; Du.: elektrische Welle; Eng.: synchro; selsyn), schakeling van twee of meer elektrische machines met als doel te zorgen dat even zovele assen die niet mechanisch gekoppeld mogen of kunnen worden, met gelijke snelheden roteren of over even grote hoeken worden verdraaid. Welke van deze doeleinden men wil realiseren, bepaalt de uitvoeringsvorm van de schakeling.

Gelijkloop van twee aandrijvingen.

Hierbij bestaat de elektrische as doorgaans uit twee identieke asynchrone machines met sleepringanker, die uit hetzelfde draaistroomnet worden gevoed, en waarvan de overeenkomstige sleepringen met elkaar zijn verbonden (afb. 1). De werking berust op de eigenschap van de asynchrone machine dat de frequentie van de stromen en spanningen in de rotor als de machine met een constante snelheid draait, bepaald wordt door de frequentie van het net en door die rotatiesnelheid. Zijn de rotorwikkelingen van een aantal sleepringankermachines elektrisch gekoppeld, dan kan er in het aldus gevormde circuit slechts één frequentie heersen; derhalve moeten de hoeksnelheden van alle aldus gekoppelde machines gelijk zijn. Van dit type elektrische as bestaan drie vormen.

1. Vereffeningsas (afb. 1a).

Deze wordt toegepast waar omvangrijke constructies door meer motoren worden bewogen en altijd, ook als de last niet gelijkmatig verdeeld is, in dezelfde stand moeten blijven (sluisdeuren, hefbruggen enz.). In de evenwichtsstand, als beide drijfwerken gelijk belast zijn, wordt via de verbindingen tussen de sleepringen geen vermogen overgedragen; de asmotoren leveren geen koppel. Zijn de drijfwerken ongelijk belast, dan loopt er een stroom in het rotorcircuit van de asmotoren; de motor aan de lichter belaste kant oefent een tegenwerkend koppel, die aan de zwaarder belaste kant een meewerkend koppel op het drijfwerk uit, en via de sleepringverbinding wordt elektrisch vermogen overgedragen van het lichter naar het zwaarder belaste drijfwerk. Het koppel dat op deze wijze via een elektrische as kan worden overgebracht, is aan een maximum gebonden. Dit maximale koppel is groter naarmate het verschil tussen de snelheid waarmee het draaiveld ten opzichte van de stator omloopt (zie Asynchrone machine) en de snelheid waarmee de rotor draait groter is. Het is daardoor gunstig de asmotoren tegen hun draaiveld in te laten lopen (het toerental wordt bepaald door de hoofdmachines).

2. Arbeidsas.

Met deze term wordt soms de schakeling van afb. 1b, soms die van afb. 1c aangeduid. In afb. 1b zijn de asmachines tegelijkertijd de aandrijfmotoren, zodat zij het toerental van de aandrijving bepalen. In de rotorketen is een gemeenschappelijke weerstand opgenomen, die moet zorgen dat de rotatiesnelheid ten minste 25% lager is dan de snelheid waarmee het draaiveld in de stator omloopt, wat nodig is om een redelijke werking als elektrische as te verzekeren; deze schakeling is alleen bruikbaar als het maximale verschil in belasting klein is ten opzichte van het totale lastkoppel. De schakeling van afb. 1c komt voor, als één grote machine het vermogen levert voor een aandrijfsysteem met verschillende kleinere motoren die alle met dezelfde snelheid moeten draaien.

Overdracht van een verplaatsing.

In de regeltechniek wordt somtijds een elektrische as gebruikt voor bediening op afstand of aanwijzing van een meetwaarde op een andere plaats als waar de meting geschiedt. Het systeem bestaat in dit geval uit twee identieke synchrone machines met uitgebouwde polen; de machine verbonden met de (mechanische) as waarvan de verplaatsing moet worden overgedragen, noemt men meestal ‘gever’, de andere ‘ontvanger’. De beide rotorwikkelingen zijn aangesloten op een (eenfase)wisselstroomnet, de overeenkomstige statorklemmen zijn met elkaar verbonden (afb. 2). In stilstand werkt elke machine als een transformator. Nemen de rotoren van beide machines ten opzichte van de statoren dezelfde stand in, dan zouden de spanningen aan de open klemmen van de statoren gelijk en in fase zijn; nu deze klemmen onderling zijn verbonden, loopt in de verbindingsdraden geen stroom. Wordt de rotor van de gever door een uitwendige actie in een andere positie gebracht, dan ontstaat een faseverschuiving tussen de spanningen die worden geïnduceerd in de statorwikkelingen van beide machines. Onder invloed van de verschilspanning gaan stromen vloeien, gepaard gaande met koppels, die de ontvanger in dezelfde richting trachten te verplaatsen als de gever. Wordt de gever door het daarmee gekoppelde systeem in de verdraaide stand gehouden dan zal de ontvanger op den duur dezelfde stand aannemen. Indien de beide machines qua mechanische en elektrische constructie binnen nauwe toleranties identiek zijn, kunnen beide systemen elkaar met een vergelijkbaar grote nauwkeurigheid volgen.

< >