Come la maggior parte dei motori elettrici, asincroniun motore a corrente alternata (AM) ha una parte esterna fissa, chiamata statore, e un rotore che ruota all'interno. C'è uno spazio d'aria attentamente calcolato tra di loro.
Come funziona?
Il dispositivo e il principio di funzionamento dell'asincronoi motori, come tutti gli altri, si basano sul fatto che la rotazione di un campo magnetico viene utilizzata per azionare il rotore. La pressione sanguigna trifase è l'unico tipo di motore in cui viene creata naturalmente a causa della natura dell'alimentazione. Nei motori a corrente continua viene utilizzata la commutazione meccanica o elettronica e negli IM monofase vengono utilizzati elementi elettrici aggiuntivi.
Per il funzionamento del motore elettrico, dueserie di elettromagneti. Il principio di funzionamento di un motore elettrico asincrono è che un set è formato nello statore, poiché una sorgente di corrente alternata è collegata al suo avvolgimento. Secondo la legge di Lenz, questo induce una forza elettromagnetica (EMF) nel rotore nello stesso modo in cui viene indotta una tensione nel secondario di un trasformatore, creando un diverso insieme di elettromagneti. Da qui un altro nome per HELL - motore a induzione. Il design e il principio di funzionamento dei motori a induzione si basano sul fatto che l'interazione tra i campi magnetici di questi elettromagneti genera una coppia. Di conseguenza, il rotore ruota nella direzione della coppia risultante.
statore
Lo statore è costituito da diverse piastre sottili inalluminio o ghisa. Sono pressati insieme per formare un cilindro a nucleo cavo con fessure. I fili isolati sono posti in essi. Ogni gruppo di avvolgimenti, insieme al nucleo circostante, dopo aver applicato corrente alternata ad esso, forma un elettromagnete. Il numero di poli IM dipende dal collegamento interno degli avvolgimenti dello statore. È progettato in modo tale da generare un campo magnetico rotante quando la fonte di alimentazione è collegata.
Rotore
Il rotore è costituito da diversi acciaio sottilepiastre con aste in alluminio o rame uniformemente distanziate intorno alla periferia. Nella sua tipologia più diffusa - cortocircuitata, o "gabbia di scoiattolo" - le aste alle estremità sono collegate meccanicamente ed elettricamente per mezzo di anelli. Quasi il 90% della pressione sanguigna utilizza un tale design, poiché è semplice e affidabile. Il rotore è costituito da un nucleo lamellare cilindrico con scanalature parallele posizionate assialmente per i conduttori. Un'asta di rame, alluminio o lega si inserisce in ogni scanalatura. Sono cortocircuitati su entrambi i lati con anelli terminali. Questo design ricorda una gabbia di scoiattolo, motivo per cui ha ottenuto il nome corrispondente.
Le fessure del rotore non sono perfettamente parallele all'albero.Sono realizzati leggermente inclinati per due motivi principali. Il primo è garantire un funzionamento regolare dell'AM riducendo il rumore magnetico e le armoniche. Il secondo è ridurre la probabilità di stallo del rotore: i suoi denti si innestano nelle fessure dello statore a causa dell'attrazione magnetica diretta tra di loro. Questo accade quando il loro numero corrisponde. Il rotore è montato sull'albero con cuscinetti a ciascuna estremità. Una parte di solito sporge più dell'altra per spingere il carico. Alcuni motori sono dotati di sensori di velocità o posizione collegati all'estremità inoperativa dell'albero.
C'è un traferro tra lo statore e il rotore.L'energia viene trasmessa attraverso di essa. La coppia generata fa ruotare il rotore e il carico. Indipendentemente dal tipo di rotore utilizzato, il design e il principio di funzionamento del motore a induzione rimangono invariati. Tipicamente, gli AM sono classificati in base al numero di avvolgimenti dello statore. Si distingue tra motori elettrici monofase e trifase.
Il dispositivo e il principio di funzionamento di un motore asincrono monofase
La pressione sanguigna monofase costituisce la maggior partemotori elettrici. È abbastanza logico che il motore meno costoso e senza pretese venga utilizzato più spesso. Come suggerisce il nome, lo scopo, il principio di funzionamento di un motore asincrono di questo tipo si basa sulla presenza di un solo avvolgimento dello statore e sul funzionamento con una fonte di alimentazione monofase. Tutti gli HE di questo tipo hanno un rotore a gabbia di scoiattolo.
I motori monofase non si avviano da soli.Quando il motore è collegato a una fonte di alimentazione, una corrente alternata inizia a fluire attraverso l'avvolgimento principale. Genera un campo magnetico pulsante. A causa dell'induzione, il rotore viene eccitato. Poiché il campo magnetico principale pulsa, la coppia richiesta per ruotare il motore non viene generata. Il rotore inizia a vibrare anziché ruotare. Pertanto, per un IM monofase, è necessario un trigger. Può fornire una spinta iniziale per far muovere l'albero.
Il meccanismo di avviamento dell'IM monofase è costituito daprincipalmente dall'avvolgimento dello statore aggiuntivo. Può essere accompagnato da un condensatore in serie o da un interruttore centrifugo. Quando viene applicata la tensione di alimentazione, la corrente nell'avvolgimento principale è in ritardo rispetto alla tensione a causa della sua resistenza. Allo stesso tempo, l'elettricità nell'avvolgimento di avviamento è in ritardo o precede la tensione di alimentazione a seconda dell'impedenza del grilletto. L'interazione tra i campi magnetici generati dall'avvolgimento principale e il circuito di avviamento crea il campo magnetico risultante. Ruota in una direzione. Il rotore inizia a girare nella direzione del campo magnetico risultante.
Dopo che la velocità del motore raggiunge circa75% del nominale, l'interruttore centrifugo disconnette l'avvolgimento di avviamento. Inoltre, il motore può mantenere una coppia sufficiente per funzionare da solo. Ad eccezione dei motori con speciale condensatore di avviamento, tutti i motori elettrici monofase sono generalmente utilizzati per generare potenze non superiori a 500 W. A seconda dei diversi metodi di avviamento, i MI monofase vengono ulteriormente classificati come descritto nelle sezioni seguenti.
BP in fase divisa
Scopo, dispositivo e principio di funzionamentoI motori asincroni a fase divisa si basano sull'uso di due avvolgimenti: avviamento e principale. L'avviatore è realizzato con filo di diametro inferiore e meno spire rispetto a quello principale in modo da creare più resistenza. Ciò consente al suo campo magnetico di essere orientato ad angolo. È diverso dalla direzione del campo magnetico principale, che fa ruotare il rotore. L'avvolgimento di lavoro, costituito da un filo di diametro maggiore, garantisce il funzionamento del motore per il resto del tempo.
La coppia di avviamento è bassa, tipicamente da 100 a175% del nominale. Il motore assorbe un'elevata corrente di avviamento. È 7-10 volte superiore al valore nominale. La coppia massima è anche 2,5-3,5 volte superiore. Questo tipo di motore viene utilizzato in piccole smerigliatrici, ventilatori e soffianti, nonché in altre applicazioni a bassa coppia, da 40 a 250 watt. L'uso di tali motori dovrebbe essere evitato dove sono richiesti frequenti cicli di accensione e spegnimento o una coppia elevata.
IM con avviamento del condensatore
Tipo di motore asincrono condensatore eil principio del suo funzionamento si basa sul fatto che un condensatore è collegato in serie al suo avvolgimento di avviamento con una fase divisa, fornendo un "impulso" di avviamento. Come per il tipo precedente di motori, è presente anche un interruttore centrifugo. Disabilita l'anello di avviamento quando la velocità del motore raggiunge il 75% della velocità nominale. Poiché il condensatore è collegato in serie, crea una coppia di avviamento maggiore, raggiungendo 2-4 volte la coppia operativa. E la corrente di avviamento, di regola, è 4,5-5,75 volte la nominale, che è significativamente inferiore rispetto al caso di una fase divisa, a causa del filo più grande nell'avvolgimento di avviamento.
L'opzione di avvio modificata è diversamotore con resistenza attiva. In questo tipo di motore, la capacità è sostituita da un resistore. Il resistore viene utilizzato quando è richiesta una coppia di avviamento inferiore rispetto a quando si utilizza un condensatore. A parte il costo inferiore, questo non offre un vantaggio rispetto all'avviamento capacitivo. Questi motori sono utilizzati in applicazioni con trasmissione a cinghia come piccoli trasportatori, grandi ventilatori e pompe, nonché in molte applicazioni ad azionamento diretto o con ingranaggi.
AD con un condensatore sfasatore funzionante
Il dispositivo e il principio di funzionamento dell'asincronoi motori di questo tipo si basano sul collegamento permanente di un condensatore in serie con l'avvolgimento di avviamento. Dopo che il motore ha raggiunto la velocità nominale, il circuito di avviamento diventa ausiliario. Poiché il condensatore deve essere classificato per un uso continuo, non può fornire l'impulso iniziale del condensatore di avviamento. La coppia di avviamento di un tale motore è bassa. È il 30-150% del valore nominale. La corrente di avviamento è piccola - meno del 200% della nominale, il che rende questo tipo di motori elettrici ideale dove sono richieste accensioni e spegnimenti frequenti.
Questo design ha diversi vantaggi.Il circuito è facile da modificare per l'utilizzo con i regolatori di velocità. I motori elettrici possono essere regolati per un'efficienza ottimale e un fattore di potenza elevato. Sono considerati i motori monofase più affidabili principalmente perché non utilizzano un interruttore di avviamento centrifugo. Sono utilizzati in ventilatori, soffianti e dispositivi spesso accesi. Ad esempio, nella regolazione di meccanismi, apriporta e porte da garage.
AD con condensatore di avviamento e di lavoro
Il dispositivo e il principio di funzionamento dell'asincronoi motori di questo tipo si basano sul collegamento seriale del condensatore di avviamento all'avvolgimento di avviamento. Ciò consente di creare più coppia. Inoltre, ha un condensatore permanente che è collegato in serie con l'avvolgimento ausiliario dopo che la capacità di avviamento è stata disattivata. Questa disposizione consente grandi sovraccarichi di coppia.
Questo tipo di motore è progettato per correnti inferioripieno carico, il che lo rende più efficiente. Questo design è il più costoso a causa della presenza di condensatori di avviamento, funzionanti e di un interruttore centrifugo. Utilizzato in macchine per la lavorazione del legno, compressori d'aria, pompe dell'acqua ad alta pressione, pompe per vuoto e dove è richiesta una coppia elevata. Potenza: da 0,75 a 7,5 kW.
IM con polo schermato
Il dispositivo e il principio di funzionamento dell'asincronoun motore di questo tipo consiste nel fatto di avere un solo avvolgimento principale e nessun avvolgimento di avviamento. L'inizio è dovuto al fatto che c'è un anello di rame schermante attorno a una piccola parte di ciascuno dei poli dello statore, per cui il campo magnetico in quest'area è in ritardo rispetto al campo nella parte non schermata. L'interazione dei due campi fa ruotare l'albero.
Poiché non è presente alcuna bobina o interruttore di avviamentoo condensatore, il motore è elettricamente semplice ed economico. Inoltre, la sua velocità può essere regolata modificando la tensione o tramite un avvolgimento multi-tap. Il design del motore a poli schermati consente la produzione in serie. È generalmente considerato "usa e getta" in quanto è molto più economico da sostituire che da riparare. Oltre alle qualità positive, questo design presenta una serie di svantaggi:
- bassa coppia di spunto, pari al 25–75% della nominale;
- alto scorrimento (7-10%);
- bassa efficienza (meno del 20%).
Il basso costo iniziale consente l'utilizzo diAD di questo tipo in dispositivi a bassa potenza o usati raramente. Questi sono ventilatori domestici a più velocità. Ma la loro bassa coppia, la bassa efficienza e le scarse caratteristiche meccaniche non ne consentono l'uso commerciale o industriale.
Pressione sanguigna trifase
Questi motori elettrici sono ampiamente utilizzati inindustria. Il dispositivo e il principio di funzionamento di un motore asincrono trifase sono determinati dal suo design: con una gabbia di scoiattolo o con un rotore di fase. Non richiede un condensatore, un avvolgimento di avviamento, un interruttore centrifugo o un altro dispositivo per l'avvio. La coppia di spunto è medio alta, così come la potenza e l'efficienza. Sono utilizzati in molatura, tornitura, perforatrici, pompe, compressori, trasportatori, macchine agricole, ecc.
BP a rotore chiuso
Questo è un motore a induzione trifase, il principiolavoro e il dispositivo di cui sono stati descritti sopra. Rappresenta quasi il 90% di tutti i motori elettrici trifase. Disponibile con potenze da 250 W a diverse centinaia di kW. Rispetto ai motori monofase da 750 W, sono più economici e sopportano carichi pesanti.
IM con un rotore di fase
Il dispositivo e il principio di funzionamento della trifaseUn motore a induzione con un rotore di fase differisce da un tipo a gabbia di scoiattolo IM in quanto sul rotore è presente una serie di avvolgimenti, le cui estremità non sono cortocircuitate. Sono portati fuori a collare anelli. Ciò consente il collegamento di resistenze e contattori esterni. La coppia massima è direttamente proporzionale alla resistenza del rotore. Pertanto, a basse velocità può essere aumentata con una resistenza aggiuntiva. L'elevata resistenza consente di ottenere una coppia elevata con una corrente di avviamento bassa.
Quando il rotore accelera, la resistenzadiminuisce per modificare la caratteristica del motore in base alle esigenze di carico. Dopo che il motore ha raggiunto la velocità di base, le resistenze esterne vengono scollegate. E il motore elettrico funziona come una normale pressione sanguigna. Questo tipo è ideale per carichi inerziali elevati che richiedono coppia a velocità prossima allo zero. Fornisce l'accelerazione al massimo nel tempo minimo con il minimo consumo di corrente.
Lo svantaggio di tali motori è quelloGli anelli collettori e le spazzole richiedono una manutenzione regolare, che non è richiesta per un motore a gabbia di scoiattolo. Se l'avvolgimento del rotore è chiuso e si tenta di avviarlo (ovvero il dispositivo diventa un IM standard), in esso fluirà una corrente molto elevata. È 14 volte il valore nominale a una coppia molto bassa del 60% della base. Nella maggior parte dei casi, questo non trova applicazione.
Modifica della dipendenza della velocità di rotazione dacoppia regolando la resistenza del rotore, è possibile variare la velocità a un determinato carico. Ciò consente loro di ridurli efficacemente di circa il 50% se il carico richiede coppia e velocità variabili, che si trovano spesso in macchine da stampa, compressori, trasportatori, montacarichi ed elevatori. Riducendo la velocità al di sotto del 50% si ottiene un'efficienza molto bassa a causa della maggiore dissipazione di potenza nelle resistenze del rotore.
