Cosa è un motore AC a poli ombreggiati?

Il motore a corrente alternata a poli ombreggiati è un motore monofase. Ha caratteristiche come struttura semplice e basso costo ed è ampiamente utilizzato in alcuni piccoli elettrodomestici.

Principio strutturale

Struttura dello statore

Il nucleo dello statore è generalmente di tipo saliente e ha più poli magnetici. Su una parte di ogni polo magnetico, ci sarà un anello di cortocircuito. Questo anello di cortocircuito è come "coprire" una parte del polo magnetico, quindi viene chiamato polo ombreggiato.

Ad esempio, in un motore a poli ombreggiati bipolare, ci sono due poli salienti, e una parte di ciascun polo saliente è circondata da un anello di cortocircuito. L'anello di cortocircuito è solitamente realizzato in rame e collabora con la parte principale del campo magnetico del polo.

Principio di funzionamento

Quando una sorgente di alimentazione a corrente alternata è collegata all'avvolgimento dello statore, si genera un campo magnetico alternato nei poli. A causa della presenza dell'anello di cortocircuito, il flusso magnetico che passa attraverso l'anello di cortocircuito si ritarda rispetto al flusso magnetico principale nel tempo.

Questo avviene perché, secondo la legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica, il flusso magnetico principale alternato indurrà una forza elettromotrice nell'anello di cortocircuito, generando quindi una corrente indotta. Questa corrente indotta genererà a sua volta un campo magnetico. Secondo la legge di Lenz, questo campo magnetico ostacolerà la variazione del flusso magnetico principale, facendo sì che il flusso magnetico che passa attraverso l'anello di cortocircuito si ritardi.

Ad esempio, quando il flusso magnetico principale raggiunge il suo valore massimo, il flusso magnetico nell'anello di cortocircuito è ancora in fase di aumento. Questa differenza di fase del flusso magnetico produrrà un effetto simile a un campo magnetico rotante sulla superficie del polo, in modo che il rotore del motore sia soggetto a una coppia e ruoti.

Caratteristiche di prestazione

Caratteristiche di avviamento

Il motore a poli ombreggiati ha la capacità di avviarsi da solo. A causa del ritardo del campo magnetico generato dall'anello di cortocircuito, il motore può iniziare automaticamente a ruotare dopo l'accensione.

Tuttavia, la sua coppia di avviamento è relativamente piccola. Questo è dovuto alla distribuzione del campo magnetico e al metodo di generazione del campo magnetico rotante del motore a poli ombreggiati, che determinano che la sua coppia di avviamento è limitata e generalmente è adatta per occasioni con carichi di avviamento ridotti.

Ad esempio, in un piccolo ventilatore, la resistenza di avviamento delle pale del ventilatore è piccola, e il motore a poli ombreggiati può avviarsi facilmente e far ruotare il ventilatore.

Caratteristiche operative

Durante il funzionamento, la velocità del motore è sostanzialmente stabile. La sua velocità cambierà in base alla frequenza dell'alimentazione e al numero di coppie di poli. In genere, la velocità è relativamente bassa.

Ad esempio, con un'energia elettrica a 50Hz, la velocità sincrona di un motore a poli ombreggiati bipolare è di 3000 giri al minuto, ma la velocità effettiva di funzionamento sarà leggermente inferiore alla velocità sincrona, e le variazioni di velocità sono piccole, fornendo un'uscita di potenza relativamente stabile.

Efficienza e fattore di potenza

L'efficienza del motore a poli ombreggiati è bassa. Questo è dovuto al suo metodo di generazione del campo magnetico e alle caratteristiche strutturali, che portano a una certa perdita di energia nel processo di conversione dell'energia, inclusi i perdite di rame, di ferro, ecc.

Allo stesso tempo, il fattore di potenza è anche relativamente basso. Poiché si tratta di un motore monofase, e il metodo di generazione e distribuzione del campo magnetico è relativamente complesso, il rapporto tra la potenza attiva e la potenza apparente durante il funzionamento del motore è piccolo.

Scenari di applicazione

A causa della sua struttura semplice, del basso costo e della capacità di avviarsi da solo, i motori a poli ombreggiati sono principalmente utilizzati in occasioni in cui le richieste di prestazioni del motore non sono elevate e il carico è piccolo.

I più comuni sono piccoli ventilatori elettrici, asciugacapelli, modelli elettrici, ecc. In questi dispositivi, il motore a poli ombreggiati può soddisfare le esigenze di potenza di base, e il suo basso costo soddisfa anche le esigenze economiche del prodotto.