Uso e funzione dell'anello di scorrimento e della spazzola nel motore a induzione

L'anello di scorrimento e la spazzola nel motore asincrono sono principalmente utilizzati nei motori asincroni con rotore avvolto, piuttosto che in quelli a gabbia. Nel motore asincrono con rotore avvolto, l'uso e la funzione dell'anello di scorrimento e della spazzola includono principalmente gli aspetti seguenti:

Anello di scorrimento

L'anello di scorrimento è un anello metallico fissato all'albero del motore, solitamente realizzato in rame. Il numero di anelli di scorrimento dipende dalla progettazione del motore ed è generalmente uguale al numero di fasi degli avvolgimenti del rotore. Le principali funzioni dell'anello di scorrimento sono le seguenti:

• Trasferimento di potenza: L'anello di scorrimento consente a un resistore esterno o a un controllore di effettuare una connessione elettrica agli avvolgimenti del rotore attraverso una connessione a un circuito esterno, modificando così la resistenza degli avvolgimenti del rotore.

• Rotazione meccanica: L'anello di scorrimento ruota con il rotore del motore per assicurare che si mantenga un buon contatto con la spazzola mentre il rotore sta ruotando.

Spazzola elettrica

Le spazzole sono componenti in carbonio o grafite metallica installati nell'alloggiamento del motore, che sono in contatto con l'anello di scorrimento e trasmettono corrente. Le principali funzioni della spazzola sono le seguenti:

• Connessione conduttiva: La spazzola mantiene il contatto con l'anello di scorrimento, formando un percorso conduttivo che permette al circuito esterno di stabilire una connessione elettrica con l'avvolgimento del rotore.

• Compensazione dell'usura: A causa dell'attrito tra la spazzola e l'anello di scorrimento, la spazzola è progettata come un componente sostituibile per compensare l'usura e garantire un buon contatto per un lungo periodo di tempo.

Il principio di funzionamento del motore asincrono con rotore avvolto

Gli avvolgimenti del rotore del motore asincrono con rotore avvolto possono essere collegati con il circuito esterno, attraverso l'anello di scorrimento e la spazzola, e possono essere collegati a un resistore esterno o a un dispositivo di regolazione della velocità. Lo scopo di ciò è principalmente migliorare le prestazioni di avviamento o ottenere il controllo della velocità:

•  Miglioramento delle prestazioni di avviamento: Durante l'avviamento, i resistori esterni collegati tramite anelli di scorrimento e spazzole possono aumentare la resistenza degli avvolgimenti del rotore, aumentando così il momento d'avviamento e riducendo la corrente di avviamento. Una volta che il motore accelera fino a una velocità sufficientemente alta, la resistenza esterna può essere cortocircuitata o gradualmente ridotta per ripristinare lo stato operativo normale del motore.

• Controllo della velocità: Regolando la resistenza esterna dell'avvolgimento del rotore, si può cambiare la velocità di funzionamento del motore. Questo metodo è chiamato regolazione della velocità mediante resistenza del rotore.

Vantaggi

• Aumento del momento d'avviamento: Il momento d'avviamento può essere significativamente aumentato aumentando la resistenza del rotore.

• Riduzione della corrente di avviamento: La corrente di avviamento può essere efficacemente controllata per ridurre l'impatto sulla rete.

• Capacità di controllo della velocità: Si può ottenere un certo grado di controllo della velocità attraverso la resistenza esterna.

Svantaggi

• Aumento della complessità: Rispetto al motore asincrono a gabbia, il motore asincrono con rotore avvolto ha aggiunto componenti come anelli di scorrimento e spazzole, rendendo la struttura del motore più complessa.

• Necessità di manutenzione: gli anelli di scorrimento e le spazzole devono essere controllati e sostituiti regolarmente, aumentando i costi di manutenzione.

• Perdita di efficienza: l'aumento della resistenza del rotore comporterà una certa perdita di efficienza.

Scenario di applicazione

I motori asincroni con rotore avvolto sono comunemente utilizzati nelle applicazioni in cui sono richiesti momenti d'avviamento elevati o è necessario il controllo della velocità, come ad esempio in applicazioni industriali come attrezzature di avviamento pesante, gru e verricelli.

Riepilogo

L'anello di scorrimento e la spazzola svolgono un ruolo chiave nella connessione degli avvolgimenti del rotore con il circuito esterno nel motore asincrono con rotore avvolto, attraverso i quali le prestazioni di avviamento del motore possono essere ottimizzate e può essere ottenuto il controllo della velocità.