Motor de indução
Em ambos os indução e motores síncronos, o transformador de potência fornecida ao motor do estator cria um campo magnético que gira em sincronismo com o transformador de oscilações. Enquanto que o rotor de um motor síncrono gira à mesma velocidade que o campo estator, o rotor de um motor de indução gira a uma velocidade um pouco mais lenta do que o campo estator. O campo magnético do motor de indução está, portanto, mudando ou girando em relação ao rotor. Isto induz uma corrente oposta no rotor do motor de indução, com efeito o enrolamento secundário do motor, quando este último é curto-circuito ou fechado através de uma impedância externa. O fluxo magnético rotativo induz correntes nos enrolamentos do rotor, de uma forma semelhante às correntes induzidas no(s) enrolamento (s) secundário (s) de um transformador.
As correntes induzidas nos enrolamentos do rotor, por sua vez, criam campos magnéticos no rotor que reagem contra o campo estator. A direção do campo magnético criado será tal que se oporá à mudança de corrente através dos enrolamentos do rotor, de acordo com a Lei de Lenz. A causa da corrente induzida nos enrolamentos do rotor é o campo magnético estator rotativo, de modo a opor-se à mudança nas correntes de enrolamento do rotor, o rotor começará a rodar na direção do campo magnético estator rotativo. O rotor acelera até que a magnitude da corrente e torque induzidos equilibre a carga mecânica aplicada na rotação do rotor. Uma vez que a rotação em velocidade síncrona resultaria em nenhuma corrente de rotor induzida, um motor de indução sempre opera um pouco mais lento do que a velocidade síncrona. A diferença, ou” deslizamento”, entre a velocidade real e a velocidade síncrona varia de cerca de 0,5% a 5,0% para motores de indução da curva de torque B padrão. O caráter essencial do motor de indução é que ele é criado apenas por indução em vez de ser separadamente animado como em máquinas síncronas ou DC ou ser auto-magnetizado como em motores magnéticos permanentes.
para as correntes de rotor a serem induzidas, a velocidade do rotor físico deve ser inferior à do campo magnético rotativo do estator ( n s {\displaystyle n_{s}}}}
); caso contrário, o campo magnético não estaria se movendo em relação aos condutores do rotor e nenhuma corrente seria induzida. Como a velocidade do rotor cai abaixo da velocidade síncrona, a velocidade de rotação do campo magnético no rotor aumenta, induzindo mais corrente nos enrolamentos e criando mais torque. A razão entre a taxa de rotação do campo magnético induzido no rotor e a taxa de rotação do campo rotativo do estator é chamada de “deslizamento”. Sob carga, a velocidade cai e o deslizamento aumenta o suficiente para criar torque suficiente para rodar a carga. Por esta razão, motores de indução são por vezes referidos como “motores assíncronos”.
Um motor de indução pode ser usado como um gerador de indução, ou pode ser desenrolado para formar um motor de indução linear que pode gerar diretamente o movimento linear. O modo gerador para motores de indução é complicado pela necessidade de excitar o rotor, que começa com apenas magnetização residual. Em alguns casos, essa magnetização residual é suficiente para excitar o motor sob carga. Portanto, é necessário ou estalar o motor e conectá-lo momentaneamente a uma rede viva ou adicionar condensadores carregados inicialmente pelo magnetismo residual e fornecer a energia reativa necessária durante a operação. Similar é a operação do motor de indução em paralelo com um motor síncrono servindo como um compensador de fator de potência. Uma característica no modo gerador em paralelo com a grade é que a velocidade do rotor é maior do que no modo de condução. Então a energia ativa está sendo dada à grade. Outra desvantagem do gerador motor de indução é que ele consome uma corrente de magnetização significativa I0 = (20-35)%.
Síncrona speedEdit
CA velocidade síncrona do motor, f s {\displaystyle f_{s}}
, é a taxa de rotação do estator e o campo magnético, f s = 2 f p {\displaystyle f_{s}={2f \p}}
,
, onde f {\displaystyle f}
é a freqüência da fonte de alimentação, p {\displaystyle p}
é o número de pólos magnéticos, e f s {\displaystyle f_{s}}
é a velocidade síncrona da máquina. Para f {\displaystyle f}
em hertz e n s {\displaystyle n_{s}}
velocidade síncrona em RPM, a fórmula torna-se: n s = 2 f p ⋅ ( 60 s e c o n d a s m i n u t e ) = 120 f p ⋅ ( s e c o n d a s m i n u t e ) {\displaystyle n_{s}={2f \p}\cdot \left({\frac {60\ \mathrm {segundos} }{\mathrm {minuto} }}\right)={120f \over {p}}\cdot \left({\frac {\mathrm {segundos} }{\mathrm {minuto} }}\right)}
.
Por exemplo, para um mandato de quatro pólos, trifásico motor, p {\displaystyle p}
= 4 e n s = 120 f 4 {\displaystyle n_{s}={120f \mais de 4}}
= 1.500 RPM (f {\displaystyle f}
= 50 Hz) e 1.800 RPM (para f {\displaystyle f}
= 60 Hz) velocidade síncrona.
O número de pólos magnéticos, p {\displaystyle P}
, é igual ao número de grupos de bobinas por fase. Para determinar o número de grupos de bobinas por fase em um motor de 3 fases, contar o número de bobinas, dividir pelo número de fases, que é 3. As bobinas podem cobrir várias fendas no núcleo do estator, tornando-se tedioso contá-las. Para um motor de 3 fases, se contar um total de 12 grupos de bobinas, ele tem 4 pólos magnéticos. Para uma máquina de 3 fases de 12 pólos, haverá 36 bobinas. O número de polos magnéticos no rotor é igual ao número de polos magnéticos no estator. as duas figuras à direita e à esquerda acima de cada uma ilustram uma máquina de 3 fases de 2 pólos, composta por três pares de pólos, cada um com 60° de distância.
SlipEdit
Slip, s {\displaystyle s}
, é definido como a diferença entre a velocidade síncrona e a velocidade de operação, com a mesma frequência, expressa em rpm, ou em percentagem ou proporção da velocidade síncrona. Assim, s = n s − n r n s {\displaystyle s={\frac {n_{s}-n_{r}}{n_{s}}}\,}
, onde n s {\displaystyle n_{s}}
é estator velocidade elétrica, n r {\displaystyle n_{r}}
é rotor mecânico de velocidade. Deslizamento, que varia de zero à velocidade síncrona e 1 quando o rotor está parado, determina o torque do motor. Uma vez que os enrolamentos do rotor de curto-circuito têm pequena resistência, mesmo um pequeno deslizamento induz uma grande corrente no rotor e produz um binário significativo. Em plena carga nominal, o deslizamento varia de mais de 5% para motores pequenos ou especiais para menos de 1% para motores grandes. Estas variações de velocidade podem causar problemas de compartilhamento de carga quando motores de tamanho diferente são conectados mecanicamente. Vários métodos estão disponíveis para reduzir o deslizamento, VFDs muitas vezes oferecendo a melhor solução.
TorqueEdit
Standard torqueEdit
Play media
a relação típica de binário-velocidade de um motor de indução polifase padrão de Nema B é como mostrado na curva à direita. Adequado para a maioria das cargas de baixo desempenho, tais como bombas centrífugas e ventoinhas, os motores de projeto B são restringidos pelas seguintes gamas de binário típicas::binário de repartição (binário de pico), 175-300% do binário nominal
binário de tracção, 65-190% do binário nominal.
Mais de um motor normal o intervalo de carga, o binário inclinação de aproximadamente linear ou proporcional ao escorregamento, porque o valor da resistência do rotor dividido por deslizamento, R R ‘ / s {\displaystyle R_{r}’/s}
, domina o torque em uma forma linear. Como a carga aumenta acima da carga nominal, o estator e o rotor de fuga reatância fatores gradualmente tornar-se mais significativo em relação ao R R ‘ / s {\displaystyle R_{r}’/s}
tal que o torque gradualmente curvas para repartição de torque. À medida que o binário de carga aumenta para além do binário de avaria, o motor pára.
StartingEdit
Existem três tipos básicos de pequenos motores de indução: monofásico, polifásico e monofásico.
em motores monofásicos de dois pólos, o torque vai a zero a 100% de deslizamento (velocidade zero), de modo que estes requerem alterações ao estator, tais como pólos sombreados para fornecer torque de partida. Um motor de indução de fase única requer circuitos de partida separados para fornecer um campo rotativo para o motor. Os enrolamentos normais dentro de um motor de fase única podem fazer com que o rotor rode em qualquer direção, então o circuito de partida determina a direção de operação.
Em certos motores monofásicos menores, o arranque é feito por meio de um fio de cobre que gira em torno de uma parte de um pólo; tal pólo é referido como um pólo sombreado. A corrente induzida, por sua vez, fica atrás da Corrente de abastecimento, criando um campo magnético retardado em torno da parte sombreada da face do Pólo. Isto dá energia de campo rotacional suficiente para ligar o motor. Estes motores são tipicamente usados em aplicações como ventiladores de mesa e jogadores de gravação, como o binário de partida necessário é baixo, e a baixa eficiência é tolerável em relação ao custo reduzido do motor e método de partida em comparação com outros projetos de motores de CORRENTE ALTERNADA.
Maiores única fase motores de divisão-fase de motores e ter um segundo enrolamento alimentado com corrente de fase; tais correntes podem ser criados através da alimentação do enrolamento através de um capacitor ou ter que receber diferentes valores de indutância e resistência do enrolamento principal. No capacitor-iniciar projetos, o segundo enrolamento é desligado quando o motor está a acelerar, geralmente por um interruptor centrífugo agindo em pesos no eixo do motor ou de um termistor, que aquece e aumenta a sua resistência, reduzindo a corrente através do segundo enrolamento para um nível insignificante. Os projetos de execução do capacitor mantêm o segundo enrolamento ligado ao rodar, melhorando o torque. Um projeto de resistência start usa um starter inserido em série com o enrolamento de inicialização, criando reactância.os motores de indução de polifase de arranque automático produzem um binário mesmo parado. Os métodos disponíveis para o arranque do motor de indução em gaiolas-Esquilo incluem o arranque directo em linha, o arranque do reactor de baixa tensão ou o arranque do auto-transformador, o arranque do star-delta ou, cada vez mais, novos conjuntos soft em estado sólido e, claro, unidades de frequência variável (VFDs).os motores Polifase têm barras de rotor moldadas para dar características diferentes do binário de velocidade. A distribuição atual dentro das barras do rotor varia dependendo da frequência da corrente induzida. Com o tempo parado, a corrente do rotor é a mesma frequência que a corrente do estator, e tende a viajar nas partes mais exteriores das barras do rotor da gaiola (por efeito da pele). As diferentes formas de barras podem dar utilmente diferentes características de velocidade-torque, bem como algum controle sobre a corrente inrush na inicialização.embora os motores de polifase sejam inerentemente auto-arranque, os seus limites de desenho do binário de arranque e de tracção devem ser suficientemente elevados para ultrapassar as condições reais de carga.
em motores de rotor de ferida, a ligação do circuito de rotor através de anéis de deslizamento a resistências externas permite a alteração das características do binário de velocidade para efeitos de controlo de aceleração e controlo de velocidade.
Velocidade controlEdit
ResistanceEdit
Antes do desenvolvimento de semicondutores, eletrônica de potência, foi difícil para variar a freqüência, motores de indução de gaiola e eram usados principalmente em velocidade fixa aplicações. Aplicações como pontes rolantes elétricas usavam motores de corrente contínua ou motores de rotor de ferida (WRIM) com anéis de deslizamento para conexão de circuito de rotor a resistência externa variável, permitindo uma gama considerável de controle de velocidade. No entanto, as perdas de resistores associadas com a operação de baixa velocidade de WRIMs é uma grande desvantagem de custo, especialmente para cargas constantes. Grandes acionamentos de anel de deslizamento, chamados sistemas de recuperação de energia de deslizamento, alguns ainda em uso, recuperar a energia do circuito de rotor, retificá-lo, e devolvê-lo ao sistema de energia usando um VFD.
CascadeEdit
a velocidade de um par de motores de anel escorregadio pode ser controlada por uma conexão em cascata, ou concatenação. O rotor de um motor Está ligado ao estator do outro. Se os dois motores também são mecanicamente conectados, eles funcionarão a meia velocidade. Este sistema já foi amplamente utilizado em locomotivas ferroviárias de três fases AC, como a classe FS E. 333.
a Variável frequência driveEdit
In many industrial variable-speed applications, DC and WRIM drives are being deslocated by VFD-fed cage induction motors. A forma mais eficiente de controlar a velocidade assíncrona do motor de muitas cargas é com VFDs. As barreiras à adoção de VFDs devido a considerações de custo e confiabilidade foram consideravelmente reduzidas ao longo das últimas três décadas, de modo que estima-se que a tecnologia de acionamento é adotada em até 30-40% de todos os motores recém-instalados.os drives de frequência variável implementam o controle escalar ou vetor de um motor de indução.
com controlo escalar, apenas a magnitude e a frequência da tensão de alimentação são controladas sem controlo de fase (ausência de feedback pela posição do rotor). O controle escalar é adequado para aplicação onde a carga é constante.
o Controle Vetorial permite o controle independente da velocidade e torque do motor, tornando possível manter uma velocidade de rotação constante em binário de carga variável. Mas o controle de vetores É Mais caro devido ao custo do sensor (nem sempre) e a exigência de um controlador mais poderoso.
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